WO2018146816A1 - 電子機器 - Google Patents

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electronic
electronic element
heat dissipation
insulating substrate
dissipation layer
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純弥 湧口
康亮 池田
鈴木　健一
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新電元工業株式会社
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    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]

Definitions

  • the present invention relates to an electronic device having an electronic module and a cooling body.
  • an electronic module such as a transfer power module is provided with a heat radiating plate (heat radiating layer) made of copper or the like on the back surface of the electronic module in order to cool a built-in electronic element or the like (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2015-212524). reference).
  • a heat radiating plate heat radiating layer
  • the conductor layer, the insulating substrate, and the heat dissipation layer may serve as a capacitor (capacitor function may be formed).
  • capacitor function When the capacitor function is formed in this way, noise due to electronic elements in the electronic module may be emitted to the outside of the electronic module through the heat dissipation layer.
  • the present invention provides an electronic device that can reduce noise.
  • An electronic device includes: An electronic module having an insulating substrate, a conductor layer provided on the insulating substrate, an electronic element provided on the conductor layer, and a heat dissipation layer provided on the opposite side of the insulating substrate from the electronic element.
  • a cooling body in contact with the heat dissipation layer; With The cooling body may be provided in a portion that comes into contact with the heat dissipation layer, and may include a divided portion that is divided into a plurality of regions.
  • the dividing portion may include a contact portion that contacts the heat dissipation layer and a groove portion provided between the contact portions.
  • the division unit may include a plurality of division units.
  • the electronic element may include a switching element.
  • the division part may cover the entirety of the electronic element when viewed from the cooling body side.
  • the division part may have a lattice shape.
  • a cooling fluid may be allowed to flow through the dividing portion.
  • a lubricant may be provided in the divided portion.
  • the insulating substrate has a first insulating substrate and a second insulating substrate
  • the electronic element has a first electronic element and a second electronic element
  • the heat dissipation layer has a first heat dissipation layer and a second heat dissipation layer
  • a first electronic element is provided on one side of the first insulating substrate;
  • a first heat dissipation layer provided on the other side of the first insulating substrate;
  • a second electronic element is provided on one side of the first electronic element;
  • a second insulating substrate is provided on one side of the second electronic element;
  • a second heat dissipation layer is provided on one side of the second insulating substrate;
  • At least one of the first electronic element and the second electronic element is a switching element, and when the first electronic element is a switching element, the divided portion contacts the first heat dissipation layer.
  • the second electronic element is a switching element provided in the portion
  • the dividing portion may be provided in a portion in contact with the second heat
  • the cooling body has a divided portion that is provided in a portion in contact with the heat dissipation layer and divided into a plurality of regions. For this reason, the contact area between a cooling body and a thermal radiation layer can be made small, and the resistance formed between a thermal radiation layer and a cooling body can be enlarged. As a result, noise emitted from the electronic device can be suppressed.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an electronic apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view showing a mode in which the cooling body has a division unit in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view showing a divided portion of the cooling body in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view showing an aspect in which the cooling body according to the first embodiment of the present invention has a division unit.
  • FIG. 5 is a plan view showing the positional relationship between the electronic element and the conductor layer and the division unit in the first embodiment of the present invention, and is a plan view showing the electronic element and the conductor layer with broken lines.
  • FIG. 6 is a plan view corresponding to FIG.
  • FIG. 5 is a plan view showing an aspect different from FIG. 5.
  • FIG. 7 is a plan view corresponding to FIG. 5, and is a plan view showing a mode different from FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 8 is an enlarged plan view showing a modification of the contact portion and the groove portion in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view showing a plurality of examples of division unit modes that can be used in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view corresponding to FIG. 2, and is a longitudinal sectional view showing a mode different from FIG. 2.
  • FIG. 11 is a plan view showing a cooling body in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view showing a cooling body in another aspect of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view showing a cooling body in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing an electronic apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing an electronic apparatus according to Modification 1 of the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is the longitudinal cross-sectional view which showed the electronic device by the modification 2 of the 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 16 is the longitudinal cross-sectional view which showed the electronic device by the modification 3 of the 3rd Embodiment of this invention.
  • the electronic device may include an electronic module and a cooling body 100 that includes a heat radiating fin and the like, and comes into contact with a heat radiating layer 10 of the electronic module described later.
  • the electronic module includes an insulating substrate 60, a conductor layer 20 provided on the front surface side (upper side in FIG. 1) of the insulating substrate 60, and an electron provided on the conductor layer 20.
  • the heat dissipation layer 10 a heat dissipation plate made of a metal such as copper can also be used.
  • the cooling body 100 may be provided in a portion in contact with the heat dissipation layer 10 and may have a divided portion 110 divided into a plurality of regions. As shown in FIG. 3, the divided portion 110 divided into a plurality of regions as described above has a contact portion 115 that contacts the heat dissipation layer 10 and a groove portion 116 provided between the contact portions 115. May be.
  • a semiconductor module can be cited as an example of the electronic module, and a semiconductor element can be cited as an example of the electronic element 40.
  • the present invention is not limited to this, and a “semiconductor” is not necessarily used.
  • the insulating substrate 60, the conductor layer 20, and the electronic element 40 may be covered with a sealing portion 90 made of a sealing resin or the like.
  • the back surface of the sealing portion 90 may be at the same height as the back surface of the insulating substrate 60.
  • the heat dissipation layer 10 is provided on the back surface of the insulating substrate 60, and the heat dissipation layer 10 protrudes from the back surface of the sealing portion 90.
  • 60 may be embedded in the sealing portion 90, and the back surface of the heat dissipation layer 10 may be at the same height as the back surface of the sealing portion 90.
  • the electronic element 40 may include a switching element.
  • the switching element include an FET such as a MOSFET, a bipolar transistor, and an IGBT.
  • FET such as a MOSFET
  • bipolar transistor such as a MOSFET
  • IGBT an IGBT
  • a typical example is a MOSFET.
  • the conductor layer 20 may be patterned on the insulating substrate 60 to form a circuit.
  • the heat dissipation layer 10 may be a metal plate.
  • the conductor layer 20 and the heat dissipation layer 10 may be made of copper, for example.
  • the division part 110 may cover the whole of one or a plurality of electronic elements 40 when viewed from the cooling body 100 side (when viewed from the lower side in FIG. 1).
  • the dividing unit 110 may include a plurality of dividing units 120. As shown in FIGS. 5 and 6, at least a part of the plurality of division units 120 covers one or a plurality of electronic elements 40 when viewed from the cooling body 100 side. Also good.
  • the area where the dividing part 110 is not provided may be a flat surface 150.
  • a flat surface 150 may be provided between the division units 120, and the flat surface 150 may come into contact with the heat dissipation layer 10.
  • FIG. shows that when it becomes the recessed part 130, between the division
  • the dividing unit 110 may have a lattice shape.
  • the groove portions 116 between the contact portions 115 are provided in the orthogonal direction.
  • the division unit 120 may be provided so as to include the entire portion where the conductor layer 20 is disposed.
  • the upper left and lower left divided units 120 in FIG. 5 cover the entire portion where the conductor layer 20 and the electronic element 40 are arranged when viewed from the divided unit 120 side.
  • the division unit 120 may be provided so as to include the entire portion where the electronic element 40 is disposed.
  • the upper left, lower left, and upper right divided units 120 in FIG. 5 cover the entire portion where the electronic elements 40 are disposed when viewed from the divided unit 120 side.
  • the contact portion 115 may be provided regardless of the positions of the electronic element 40 and the conductor layer 20. That is, the contact part 115 may be provided in a predetermined pattern, and the division part 110 may be arranged regardless of whether it is positioned at a position that covers the electronic element 40 or the conductor layer 20. In the case of adopting such an aspect, it is advantageous in that the dividing unit 110 can be easily provided.
  • the shape of the division unit 120 may be different from each other, or may be the same shape. As shown in FIGS. 4 and 5, the dividing unit 120 may be rectangular, or as shown in FIG. 6, at least one of the plurality of dividing units 120 may be L-shaped. Good. 5 and 6 do not show the configuration of the dividing unit 120, the dividing unit 120 in FIGS. 5 and 6 may have a lattice shape as shown in FIG.
  • the dividing portion 110 or the dividing unit 120 does not have to be in a lattice shape.
  • a rectangular contact portion 115 and an L-shaped contact portion 115 may be mixed, and other shapes may be used. It may be.
  • the groove 116 may be provided in a straight line so that the groove 116 does not have a tolerance, or in the lower left divided unit 120 in FIG. 9.
  • the grooves 116 may be arranged at different intervals, or the grooves 116 may be provided so as to be inclined as shown by the division unit 120 at the lower right in FIG.
  • the cooling body 100 in the case of adopting an aspect in which the cooling body 100 is provided in a portion in contact with the heat dissipation layer 10 and has a divided portion 110 divided into a plurality of regions, the cooling body 100 and the heat dissipation The contact area with the layer 10 can be reduced, and the resistance formed between the heat dissipation layer 10 and the cooling body 100 can be increased. As a result, noise emitted from the electronic device can be suppressed.
  • the term “electronic element 40” (including “first electronic element 41” and “second electronic element 42” described later) is a general term for one or more electronic elements 40. It is. For this reason, “the electronic element 40 has a switching element” means that at least one of the electronic elements 40 is a switching element. The switching element not only causes noise but also generates high heat. For this reason, it is an important subject to efficiently release the heat generated from the switching element.
  • the dividing unit 110 or the dividing unit 120 is provided so as to include the entire portion where the electronic elements 40 are arranged when viewed from the cooling body 100 side (on the upper left, lower left and upper right in FIG. 5).
  • the resistance between the heat radiation layer 10 and the cooling body 100 can be increased at a position corresponding to the electronic element 40 where noise is generated (between the electronic element 40 and the cooling body 100), It is possible to make it difficult for noise to be emitted from the electronic device.
  • the division unit 110 or the division unit 120 is provided so as to include at least the entire portion where the switching element is arranged. Also good. When such an aspect is adopted, it is possible to increase the resistance at a position corresponding to a switching element that is likely to cause noise problems, and more reliably to prevent noise from being emitted from the electronic device. .
  • the resistance between the heat radiation layer 10 and the cooling body 100 is directly set at a position corresponding to the conductor layer 20 that transmits noise from the electronic element 40 (between the conductor layer 20 and the cooling body 100).
  • the size can be increased, and noise can be hardly emitted from the electronic device.
  • the electronic element 40 includes a switching element
  • the entire portion where the conductor layer 20 provided with at least the switching element is disposed in the divided portion 110 or the divided unit 120 when viewed from the cooling body 100 side. You may make it provide so that it may contain. When such an aspect is adopted, it is possible to increase the resistance at a position corresponding to a switching element that is likely to cause noise problems, and more reliably to prevent noise from being emitted from the electronic device. .
  • the dividing unit 110 or the dividing unit 120 when viewed from the cooling body 100 side, is not provided at the place where the electronic element 40 is arranged, and the electronic The portion where the element 40 is disposed may be a flat surface 150 so that the heat dissipation layer 10 and the cooling body 100 may contact each other.
  • noise due to the electronic element 40 can be suppressed only indirectly, but it is beneficial in that heat generated by the electronic element 40 can be efficiently released.
  • the divided portion 110 or the divided unit 120 is provided at a place where the conductor layer 20 provided with the electronic element 40 is disposed.
  • the heat dissipation layer 10 and the cooling body 100 may be in contact with each other at the place where the conductor layer 20 is disposed, so that the flat surface 150 is formed.
  • the dividing unit 110 or the dividing unit 120 is provided at a place where a specific electronic element 40 (for example, a switching element) is arranged. Also good.
  • a specific electronic element 40 for example, a switching element
  • the resistance between the heat dissipation layer 10 and the cooling body 100 is increased in correspondence with a specific electronic element 40 (for example, a switching element) that is likely to generate noise, and noise is generated from the electronic device. It can be made difficult to release.
  • the division unit 120 When viewed from the cooling body 100 side, the division unit 120 has the same shape as the conductor layer 20 provided with the electronic element 40 or the conductor layer 20 provided with the switching element, and each of the division units 120 corresponds to the corresponding conductor layer 20. May be provided so as to face each other. When such an aspect is adopted, the resistance between the electronic element 40 and the cooling body 100 can be directly reduced in the region where the conductor layer 20 is provided.
  • a cooling fluid such as cooling water may be allowed to flow through the dividing section 110. More specifically, as shown in FIGS. 11 and 12, the cooling fluid may flow in the groove portion 116 of the dividing portion 110 or the dividing unit 120.
  • the heat resistance is maintained to some extent by the cooling fluid while suppressing the generation of noise by the electronic device by increasing the resistance value as compared with the region including the contact portion 115. It is beneficial in that it can be done.
  • the dividing portion 110 may be provided with a lubricant such as heat dissipating grease. More specifically, a lubricant such as heat dissipating grease may be provided in the groove part 116 of the dividing part 110.
  • a cooling fluid and a lubricant may be used in combination. More specifically, as shown in FIG. 12, a mode in which a cooling fluid is allowed to flow in a part of the groove 116 and a lubricant is provided in another part may be employed. In this case, it is advantageous in that the heat dissipation can be maintained to some extent by the cooling fluid or the lubricant while suppressing the generation of noise by the electronic device by increasing the resistance value as compared with the region including the contact portion 115. . Further, the groove 116 through which the cooling fluid flows and the groove 116 provided with the lubricant are not communicated with each other, and the cooling fluid may be prevented from flowing into the groove 116 provided with the lubricant. As an example, the groove 116 of the upper left and lower right split units 120 in FIG. 12 and the groove 116 of the upper right and lower left split units 120 in FIG.
  • the resistance value and the cooling effect are different between the cooling fluid and the lubricant, they may be appropriately selected and used. For example, in a place including a region where the electronic element 40 is provided when viewed from the cooling body 100 side, the one having the larger resistance value is selected from the cooling fluid and the lubricant, and the electronic element 40 is provided when viewed from the cooling body 100 side. In a place that does not include the region, the generation of noise may be efficiently suppressed by selecting the cooling fluid and the lubricant having the smaller resistance value.
  • the one having the larger resistance value is selected from the cooling fluid and the lubricant, and the switching element is provided when viewed from the cooling body 100 side.
  • the generation of noise may be efficiently suppressed by selecting the one having the smaller resistance value among the cooling fluid and the lubricant at a location that does not include the region.
  • the cooling fluid and the lubricant having the larger heat dissipation are selected, and the electronic element 40 is provided when viewed from the cooling body 100 side.
  • the heat dissipation efficiency may be improved by selecting the cooling fluid and the lubricant having the smaller heat dissipation properties.
  • the cooling fluid and the lubricant having the larger heat dissipation are selected and the switching element is provided when viewed from the cooling body 100 side.
  • the heat dissipation efficiency may be improved by selecting the cooling fluid and the lubricant having the smaller heat dissipation.
  • any configuration (including modifications) described in the first embodiment can be adopted.
  • the electronic elements 40 are stacked and arranged to form a stack structure. More specifically, as shown in FIG. 13, the insulating substrate 60 includes a first insulating substrate 61 and a second insulating substrate 62, and the electronic element 40 includes a first electronic element 41 and a second electronic element 42.
  • the heat dissipation layer 10 may have a first heat dissipation layer 11 and a second heat dissipation layer 12.
  • the first electronic element 41 is provided on one side of the first insulating substrate 61 (upper side in FIG. 13), and the first heat radiation layer 11 is provided on the other side of the first insulating substrate 61 (lower side in FIG. 13). May be.
  • a second electronic element 42 is provided on one side of the first electronic element 41, a second insulating substrate 62 is provided on one side of the second electronic element 42, and a second heat dissipation is provided on one side of the second insulating substrate 62.
  • a layer 12 may be provided.
  • the conductor layer 20 includes a first conductor layer 21 and a second conductor layer 22, the first electronic element 41 is provided on one side of the first conductor layer 21, and the first conductor layer 21 is provided on one side of the second conductor layer 22.
  • a two-electron element 42 may be provided.
  • At least one of the first electronic element 41 and the second electronic element 42 may have a switching element.
  • the division part 110 may be provided in the 1st cooling body 101 provided in the 1st thermal radiation layer 11 side (refer FIG. 13). In this case, the division part 110 is provided in the part which contact
  • the division part 110 may be provided in the 2nd cooling body 102 provided in the 2nd thermal radiation layer 12 side (refer FIG. 14). In this case, the division part 110 is provided in the part which contact
  • the division unit 110 provided in the first cooling body 101 is referred to as a first division unit 111
  • the division unit 110 provided in the second cooling body 102 is referred to as a second division unit 112.
  • the conductor column 29 is provided on one side of the first electronic element 41 (upper side of FIGS. 13 and 14), and one side of the conductor column 29 (upper side of FIGS. 13 and 14).
  • the second conductor layer 22 is provided.
  • the electronic element 40 has a switching element, noise tends to increase. For this reason, the generation
  • the division part 110 is provided irrespective of whether the 1st electronic element 41 and the 2nd electronic element 42 have a switching element. That is, regardless of whether or not the first electronic element 41 has a switching element, and regardless of whether or not the second electronic element 42 has a switching element, only the first dividing section 111 is provided and the second dividing section 112 is provided. May not be provided (see FIG. 13), only the second dividing unit 112 may be provided and the first dividing unit 111 may not be provided (see FIG. 14), or the first dividing unit 111 and the second dividing unit 111 may be provided. Both of the dividing units 112 may be provided (see FIG. 15).
  • the 13 to 15 may include a plurality of dividing units 120 as shown in the first embodiment. That is, the first division unit 111 may include a plurality of first division units, the second division unit 112 may include a plurality of second division units, or the first division unit 111 may include a plurality of The first division unit may be included, and the second division unit 112 may include a plurality of second division units.
  • the switching elements may be collected on one side or the other side, and the dividing unit 110 may be provided on the side where the switching elements are collected. More specifically, when the first electronic element 41 has a switching element and the second electronic element 42 does not have a switching element, only the first dividing portion 111 is provided as shown in FIG. The second division unit 112 may not be provided. In this case, the flat surface 150 comes into contact with the second heat dissipation layer 12. When the second electronic element 42 has a switching element and the first electronic element 41 does not have a switching element, as shown in FIG. 14, only the second division unit 112 is provided, and the first division unit 111 is It may not be provided. In this case, the flat surface 150 comes into contact with the first heat dissipation layer 11.
  • the switching elements may be collected on one side or the other side, and the dividing unit 110 may not be provided on the side where the switching elements are collected. More specifically, when the first electronic element 41 has a switching element and the second electronic element 42 does not have a switching element, only the second dividing portion 112 is provided as shown in FIG. The first division unit 111 may not be provided. In this case, the flat surface 150 comes into contact with the first heat dissipation layer 11. When the second electronic element 42 has a switching element and the first electronic element 41 does not have a switching element, as shown in FIG. 13, only the first dividing unit 111 is provided, and the second dividing unit 112 is It may not be provided. In this case, the flat surface 150 comes into contact with the second heat dissipation layer 12.
  • a first electronic element 41 is provided on one side of the first conductor layer 21, and on the one side of the first electronic element 41.
  • the conductor pillar 29 may be provided, the second electronic element 42 may be provided on one side of the conductor pillar 29, and the second conductor layer 22 may be provided on one side of the second electronic element 42.
  • any configuration (including modifications) described in the first embodiment and the second embodiment can be employed.
  • heat dissipation layer 11 first heat dissipation layer 12 second heat dissipation layer 20 conductor layer 40 electronic element 41 first electronic element 42 second electronic element 60 insulating substrate 61 first insulating substrate 62 second insulating substrate 100 cooling body 110 division Part 115 abutting part 116 groove part 120 dividing unit

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Abstract

電子機器は、絶縁性基板６０と、前記絶縁性基板６０に設けられた導体層２０と、前記導体層２０に設けられた電子素子４０と、前記絶縁性基板の６０前記電子素子４０と反対側に設けられた放熱層１０と、有する電子モジュールと、前記放熱層１０と当接する冷却体１００と、を有している。前記冷却体１００は、前記放熱層１０と当接する部分に設けられ、複数の領域に分割された分割部１１０を有している。

Description

電子機器
　本発明は、電子モジュール及び冷却体を有する電子機器に関する。
　従来から、トランスファーパワーモジュールといった電子モジュールは内蔵された電子素子等を冷却するために、電子モジュールの裏面に銅等からなる放熱板（放熱層）が設けられている（例えば特開２０１５－２１１５２４号参照）。このように放熱層が設けられると、導体層、絶縁性基板及び放熱層によってコンデンサとしての役割を果たすことがある（コンデンサ機能が形成されることがある）。このようにコンデンサ機能が形成されると、電子モジュール内の電子素子によるノイズが放熱層を介して電子モジュールの外部に放出されることがある。
　このような点に鑑み、本発明は、ノイズを低減できる電子機器を提供する。
　本発明の一態様による電子機器は、
　絶縁性基板と、前記絶縁性基板に設けられた導体層と、前記導体層に設けられた電子素子と、前記絶縁性基板の前記電子素子と反対側に設けられた放熱層と、有する電子モジュールと、
　前記放熱層と当接する冷却体と、
　を備え、
　前記冷却体は、前記放熱層と当接する部分に設けられ、複数の領域に分割された分割部を有してもよい。
　本発明の一態様による電子機器において、
　前記分割部は、前記放熱層と当接する当接部と、前記当接部の間に設けられた溝部とを有してもよい。
　本発明の一態様による電子機器において、
　前記分割部は複数の分割ユニットを有してもよい。
　本発明の一態様による電子機器において、
　前記電子素子はスイッチング素子を含んでもよい。
　本発明の一態様による電子機器において、
　前記分割部は、前記冷却体側から見たときに、前記電子素子の全体を覆うようになっていてもよい。
　本発明の一態様による電子機器において、
　前記分割部は、格子形状となっていてもよい。
　本発明の一態様による電子機器において、
　前記分割部に冷却流体が流されてもよい。
　本発明の一態様による電子機器において、
　前記分割部に潤滑剤が設けられていてもよい。
　本発明の一態様による電子機器において、
　前記絶縁性基板は第一絶縁性基板及び第二絶縁性基板を有し、
　前記電子素子は第一電子素子及び第二電子素子を有し、
　前記放熱層は第一放熱層及び第二放熱層を有し、
　前記第一絶縁性基板の一方側に第一電子素子が設けられ、
　前記第一絶縁性基板の他方側に設けられた第一放熱層が設けられ、
　前記第一電子素子の一方側に第二電子素子が設けられ、
　前記第二電子素子の一方側に第二絶縁性基板が設けられ、
　前記第二絶縁性基板の一方側に第二放熱層が設けられ、
　前記第一電子素子及び前記第二電子素子のうちの少なくともいずれか一方はスイッチング素子であり、前記第一電子素子がスイッチング素子である場合には、前記分割部は前記第一放熱層と当接する部分に設けられ、前記第二電子素子がスイッチング素子である場合には、前記分割部は前記第二放熱層と当接する部分に設けられてもよい。
　本発明では、冷却体が放熱層と当接する部分に設けられて複数の領域に分割された分割部を有している。このため、冷却体と放熱層との間の接触面積を小さくすることができ、放熱層と冷却体との間に形成される抵抗を大きくすることができる。この結果、電子機器から放出されるノイズを抑制できる。
図１は、本発明の第１の実施の形態による電子機器を示した縦断面図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態において冷却体が分割ユニットを有する態様を示した縦断面図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態における冷却体の分割部を示した平面図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態における冷却体が分割ユニットを有する態様を示した平面図である。 図５は、本発明の第１の実施の形態における電子素子及び導体層と分割ユニットとの位置関係を示した平面図であり、電子素子及び導体層を破線で示した平面図である。 図６は、図５に対応する平面図であって、図５とは異なる態様を示した平面図である。 図７は、図５に対応する平面図であって、図５及び図６とは異なる態様を示した平面図である。 図８は、本発明の第１の実施の形態における当接部と溝部の変形例を示した拡大平面図である。 図９は、本発明の第１の実施の形態で用いられうる分割ユニットの態様の複数の例を示した平面図である。 図１０は、図２に対応する縦断面図であって、図２とは異なる態様を示した縦断面図である。 図１１は、本発明の第２の実施の形態における冷却体を示した平面図である。 図１２は、本発明の第２の実施の形態の別の態様における冷却体を示した平面図である。 図１３は、本発明の第３の実施の形態による電子機器を示した縦断面図である。 図１４は、本発明の第３の実施の形態の変形例１による電子機器を示した縦断面図である。 図１５は、本発明の第３の実施の形態の変形例２による電子機器を示した縦断面図である。 図１６は、本発明の第３の実施の形態の変形例３による電子機器を示した縦断面図である。
第１の実施の形態
《構成》
　本実施の形態の電子機器は、電子モジュールと、放熱フィン等からなり、後述する電子モジュールの放熱層１０と当接する冷却体１００とを有してもよい。
　図１に示すように、電子モジュールは、絶縁性基板６０と、絶縁性基板６０のおもて面側（図１の上側）に設けられた導体層２０と、導体層２０に設けられた電子素子４０と、絶縁性基板６０の裏面側（電子素子４０と反対側）に設けられた放熱層１０と、を有してもよい。放熱層１０としては、銅等の金属からなる放熱板を用いることもできる。
　冷却体１００は、放熱層１０と当接する部分に設けられ、複数の領域に分割された分割部１１０を有してもよい。このように複数の領域に分割された分割部１１０は、図３に示すように、放熱層１０と当接する当接部１１５と、当接部１１５の間に設けられた溝部１１６とを有してもよい。
　本実施の形態では、電子モジュールの一例としては半導体モジュールを挙げることができ、電子素子４０の一例として半導体素子を挙げることができる。しかしながら、これに限られるものではなく、必ずしも「半導体」を用いる必要はない。
　図１に示すように、絶縁性基板６０、導体層２０及び電子素子４０は封止樹脂等からなる封止部９０で覆われてもよい。図１に示すように、封止部９０の裏面は絶縁性基板６０の裏面と同じ高さ位置となっていてもよい。図１では、放熱層１０が絶縁性基板６０の裏面に設けられ、放熱層１０が封止部９０の裏面から突出している態様となっているが、これに限られることはなく、絶縁性基板６０が封止部９０内に埋設され、放熱層１０の裏面が封止部９０の裏面と同じ高さ位置となっていてもよい。
　電子素子４０はスイッチング素子を含んでもよい。スイッチング素子としては、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等のＦＥＴ、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ等を挙げることができ、典型例を挙げるとするとＭＯＳＦＥＴを挙げることができる。
　導体層２０は絶縁性基板６０上でパターニングされることで回路が形成されてもよい。放熱層１０は金属板であってもよい。導体層２０及び放熱層１０は例えば銅からなっていてもよい。
　分割部１１０は、冷却体１００側から見たときに（図１の下側から見たときに）、一つ又は複数の電子素子４０の全体を覆うようになっていてもよい。
　図２及び図４に示すように、分割部１１０は、複数の分割ユニット１２０を有してもよい。図５及び図６に示すように、複数の分割ユニット１２０のうちの少なくとも一部は、冷却体１００側から見たときに、一つ又は複数の電子素子４０の全体を覆うようになっていてもよい。
　分割部１１０が設けられていない領域は平坦面１５０となっていてもよい。このように平坦面１５０となっている場合で、当該平坦面１５０に放熱層１０が位置するときには、平坦面１５０と放熱層１０とが当接することになる。分割ユニット１２０が設けられている場合には、分割ユニット１２０の間に平坦面１５０が設けられ、この平坦面１５０が放熱層１０と当接してもよい。他方、図１０に示すように、分割ユニット１２０の間は凹部１３０となっていてもよい。このように凹部１３０となっている場合には、分割ユニット１２０の間において、放熱層１０と冷却体１００とは接触しないようになっている。
　図３及び図４に示すように、分割部１１０は格子形状となっていてもよい。分割部１１０が格子形状となっているときには、当接部１１５の間の溝部１１６が直交する方向で設けられることになる。
　分割ユニット１２０は、導体層２０が配置されている箇所の全体を含むようにして設けられてもよい。一例としては、図５の左上及び左下の分割ユニット１２０は、分割ユニット１２０側から見たときに、導体層２０及び電子素子４０が配置されている箇所の全体を覆うようになっている。
　分割ユニット１２０は、電子素子４０が配置されている箇所の全体を含むようにして設けられてもよい。一例としては、図５の左上、左下及び右上の分割ユニット１２０は、分割ユニット１２０側から見たときに、電子素子４０が配置されている箇所の全体を覆うようになっている。
　当接部１１５は電子素子４０及び導体層２０の位置とは全く無関係に設けられてもよい。つまり、予め定まったパターンで当接部１１５が設けられ、分割部１１０が電子素子４０又は導体層２０を覆うような位置に位置づけられているか関係なく配置されてもよい。このような態様を採用する場合には、分割部１１０を簡易に設けることができる点で有益である。
　また、分割ユニット１２０の形状は各々異なっていてもよいし、同じ形状となっていてもよい。図４及び図５に示すように、分割ユニット１２０は矩形状であってもよいし、図６に示すように、複数の分割ユニット１２０のうちの少なくとも一つはＬ字形状となっていてもよい。なお、図５及び図６では分割ユニット１２０の構成を示していないが、図５及び図６における分割ユニット１２０は図４で示すような格子形状であってもよい。
　分割部１１０又は分割ユニット１２０は格子形状である必要はなく、例えば図８に示すように矩形の当接部１１５とＬ字形状の当接部１１５とが混在していてもよく、その他の形状であってもよい。例えば、図９の左上及び右上の分割ユニット１２０で示すように、溝部１１６が直線状に設けられており溝部１１６が公差しないようになっていてもよいし、図９の左下の分割ユニット１２０で示すように溝部１１６が異なる間隔で配置されていてもよいし、図９の右下の分割ユニット１２０で示すように溝部１１６が傾斜するようにして設けられてもよい。
《作用・効果》
　次に、上述した構成からなる本実施の形態による作用・効果であって、未だ説明していないものについて説明する。「作用・効果」で記載するあらゆる構成も採用することができる。
　図１に示すように、冷却体１００が放熱層１０と当接する部分に設けられて複数の領域に分割された分割部１１０を有している態様を採用した場合には、冷却体１００と放熱層１０との接触面積を小さくすることができ、放熱層１０と冷却体１００との間に形成される抵抗を大きくすることができる。この結果、電子機器から放出されるノイズを抑制できる。
　特に電子素子４０がスイッチング素子を有する場合には、スイッチング素子から発生したノイズは、放熱層１０と冷却体１００との間に形成される抵抗を大きくすることで、電子機器から放出され難くすることができる。なお、本明細書において、「電子素子４０」（後述する「第一電子素子４１」及び「第二電子素子４２」を含む。）という文言は、一つ又は複数の電子素子４０を総称したものである。このため、「電子素子４０がスイッチング素子を有する」というのは、電子素子４０のうちの少なくとも一つがスイッチング素子であることを意味している。なお、スイッチング素子はノイズの原因になるだけではなく、高い熱を発する。このため、スイッチング素子から発生する熱を効率よく逃がすことも重要な課題となる。
　冷却体１００側から見たときに、分割部１１０又は分割ユニット１２０が電子素子４０の配置されている箇所の全体を含むようにして設ける態様を採用した場合には（図５の左上、左下及び右上の分割ユニット１２０参照）、ノイズの発生する電子素子４０に対応した位置（当該電子素子４０と冷却体１００との間）で放熱層１０と冷却体１００との間の抵抗を大きくすることができ、電子機器からノイズが放出され難くすることができる。また、電子素子４０がスイッチング素子を有する場合には、冷却体１００側から見たときに、分割部１１０又は分割ユニット１２０が少なくともスイッチング素子の配置されている箇所の全体を含むようにして設けるようにしてもよい。このような態様を採用する場合には、ノイズの問題が発生しやすいスイッチング素子に対応した位置での抵抗を大きくすることができ、ひいてはより確実に電子機器からノイズが放出され難くすることができる。
　冷却体１００側から見たときに、分割部１１０又は分割ユニット１２０が導体層２０の配置されている箇所の全体を含むようにして設ける態様を採用した場合には（図５の左上及び左下の分割ユニット１２０参照）、電子素子４０からのノイズを伝達する導体層２０に対応した位置（当該導体層２０と冷却体１００との間）で放熱層１０と冷却体１００との間の抵抗を直接的に大きくすることができ、電子機器からノイズが放出され難くすることができる。また、電子素子４０がスイッチング素子を有する場合には、冷却体１００側から見たときに、分割部１１０又は分割ユニット１２０が少なくともスイッチング素子の設けられた導体層２０が配置されている箇所の全体を含むようにして設けるようにしてもよい。このような態様を採用する場合には、ノイズの問題が発生しやすいスイッチング素子に対応した位置での抵抗を大きくすることができ、ひいてはより確実に電子機器からノイズが放出され難くすることができる。
　また、図７の左上、左下及び右上に示すように、冷却体１００側から見たときに、分割部１１０又は分割ユニット１２０が電子素子４０の配置されている箇所に設けられておらず、電子素子４０の配置されている箇所では平坦面１５０となって、放熱層１０と冷却体１００とが当接するようにしてもよい。このような態様を採用した場合には、電子素子４０によるノイズは間接的にしか抑制できないが、電子素子４０による発熱を効率よく逃がすことができる点で有益である。
　また、図７の左上及び左下に示すように、冷却体１００側から見たときに、分割部１１０又は分割ユニット１２０が電子素子４０の設けられた導体層２０の配置されている箇所に設けられておらず、当該導体層２０の配置されている箇所では平坦面１５０となって、放熱層１０と冷却体１００とが当接するようにしてもよい。このような態様を採用した場合には、電子素子４０によるノイズは間接的にしか抑制できないが、電子素子４０による発熱を効率よく逃がすことができる点で有益である。
　図７の右下に示すように、冷却体１００側から見たときに、分割部１１０又は分割ユニット１２０が特定の電子素子４０（例えばスイッチング素子）の配置されている箇所に設けられるようにしてもよい。このような態様を採用することで、ノイズを発生しやすい特定の電子素子４０（例えばスイッチング素子）に対応させて放熱層１０と冷却体１００との間の抵抗を大きくし、電子機器からノイズが放出され難くすることができる。
　冷却体１００側から見たときに、分割ユニット１２０は電子素子４０の設けられた導体層２０又はスイッチング素子の設けられた導体層２０と同じ形状となり、分割ユニット１２０の各々が対応する導体層２０と対向するようにして設けられてもよい。このような態様を採用した場合には、導体層２０が設けられた領域において電子素子４０と冷却体１００との間の抵抗を直接的に小さくすることができる。
第２の実施の形態
　次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同じ又は同様の部材等については同じ符号を付し、その説明を省略する。
　本実施の形態では、分割部１１０に冷却水等の冷却流体が流されるようになってもよい。より具体的には、図１１及び図１２に示すように、分割部１１０又は分割ユニット１２０の溝部１１６内を冷却流体が流れるようになってもよい。このように冷却流体が流れる態様を採用することで、当接部１１５からなる領域と比較して抵抗値を大きくして電子装置によるノイズの発生を抑制しつつ、冷却流体によって放熱性をある程度維持できる点で有益である。
　また、図１２に示すように、分割部１１０に放熱グリス等の潤滑剤が設けられてもよい。より具体的には、分割部１１０の溝部１１６内に放熱グリス等の潤滑剤が設けられてもよい。このように潤滑剤を設ける態様を採用することで、当接部１１５からなる領域と比較して抵抗値を大きくして電子装置によるノイズの発生を抑制しつつ、潤滑剤によって放熱性をある程度維持できる点で有益である。
　また、冷却流体と潤滑剤とを併用してもよい。より具体的には、図１２に示すように、溝部１１６のうちの一部に冷却流体を流し、別の一部に潤滑剤を設ける態様を採用してもよい。この場合には、当接部１１５からなる領域と比較して抵抗値を大きくして電子装置によるノイズの発生を抑制しつつ、冷却流体又は潤滑剤によって放熱性をある程度維持できる点で有益である。また、冷却流体が流れる溝部１１６と潤滑剤が設けられた溝部１１６とが連通されておらず、冷却流体が潤滑剤の設けられた溝部１１６内に流れ込まないようにすればよい。一例としては、図１２の左上及び右下の分割ユニット１２０の溝部１１６と、図１２の右上及び左下の分割ユニット１２０の溝部１１６とは連通していない。
　なお、冷却流体と潤滑剤とでは、抵抗値及び冷却効果が異なることから、これらを適宜選択して用いてもよい。例えば、冷却体１００側から見て電子素子４０が設けられている領域を含む箇所では冷却流体及び潤滑剤のうち抵抗値の大きな方を選択し、冷却体１００側から見て電子素子４０が設けられている領域を含まない箇所では冷却流体及び潤滑剤のうち抵抗値の小さな方を選択することで、ノイズの発生を効率的に抑制するようにしてもよい。また、冷却体１００側から見てスイッチング素子が設けられている領域を含む箇所では冷却流体及び潤滑剤のうち抵抗値の大きな方を選択し、冷却体１００側から見てスイッチング素子が設けられている領域を含まない箇所では冷却流体及び潤滑剤のうち抵抗値の小さな方を選択することで、ノイズの発生を効率的に抑制するようにしてもよい。
　また、冷却体１００側から見て電子素子４０が設けられている領域を含む箇所では冷却流体及び潤滑剤のうち放熱性の大きな方を選択し、冷却体１００側から見て電子素子４０が設けられている領域を含まない箇所では冷却流体及び潤滑剤のうち放熱性の小さな方を選択することで、放熱効率を高めるようにしてもよい。また、冷却体１００側から見てスイッチング素子が設けられている領域を含む箇所では冷却流体及び潤滑剤のうち放熱性の大きな方を選択し、冷却体１００側から見てスイッチング素子が設けられている領域を含まない箇所では冷却流体及び潤滑剤のうち放熱性の小さな方を選択することで、放熱効率を高めるようにしてもよい。
　本実施の形態では、第１の実施の形態で説明したあらゆる構成（変形例を含む。）を採用することができる。
第３の実施の形態
　次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態において、第１の実施の形態又は第２の実施の形態と同じ又は同様の部材等については同じ符号を付し、その説明を省略する。
　第３の実施の形態では、電子素子４０が積層されて配置されており、スタック構造となっている。より具体的には、図１３に示すように、絶縁性基板６０は第一絶縁性基板６１及び第二絶縁性基板６２を有し、電子素子４０は第一電子素子４１及び第二電子素子４２を有し、放熱層１０は第一放熱層１１及び第二放熱層１２を有してもよい。第一絶縁性基板６１の一方側（図１３の上側）に第一電子素子４１が設けられ、第一絶縁性基板６１の他方側（図１３の下側）に第一放熱層１１が設けられてもよい。第一電子素子４１の一方側に第二電子素子４２が設けられ、第二電子素子４２の一方側に第二絶縁性基板６２が設けられ、第二絶縁性基板６２の一方側に第二放熱層１２が設けられてもよい。また、導体層２０は、第一導体層２１及び第二導体層２２を有し、第一導体層２１の一方側に第一電子素子４１が設けられ、第二導体層２２の一方側に第二電子素子４２が設けられてもよい。
　第一電子素子４１及び第二電子素子４２のうちの少なくともいずれか一方はスイッチング素子を有してもよい。そして、第一電子素子４１がスイッチング素子を有する場合には、分割部１１０は、第一放熱層１１側に設けられた第一冷却体１０１に設けられてもよい（図１３参照）。この場合には、分割部１１０は、第一冷却体１０１のうち第一放熱層１１と当接する部分に設けられることになる。第二電子素子４２がスイッチング素子を有する場合には、分割部１１０は、第二放熱層１２側に設けられた第二冷却体１０２に設けられてもよい（図１４参照）。この場合には、分割部１１０は、第二冷却体１０２のうち第二放熱層１２と当接する部分に設けられることになる。本実施の形態では、第一冷却体１０１に設けられた分割部１１０を第一分割部１１１といい、第二冷却体１０２に設けられた分割部１１０を第二分割部１１２という。
　図１３及び図１４に示す態様では、第一電子素子４１の一方側（図１３及び図１４の上側）に導体柱２９が設けられ、導体柱２９の一方側（図１３及び図１４の上側）に第二導体層２２が設けられている。
　前述したように、電子素子４０がスイッチング素子を有する場合には、ノイズが大きくなる傾向にある。このため、少なくともスイッチング素子が設けられている側に分割部１１０が設けられている態様を採用することで、スイッチング素子に由来するノイズの発生を抑制できる。
　また、第一電子素子４１及び第二電子素子４２がスイッチング素子を有するかどうかに関係なく、分割部１１０が設けられる態様を採用してもよい。つまり、第一電子素子４１がスイッチング素子を有するかどうかに関係なく、また、第二電子素子４２がスイッチング素子を有するかどうかに関係なく、第一分割部１１１だけが設けられ第二分割部１１２は設けられなくてもよいし（図１３参照）、第二分割部１１２だけが設けられ第一分割部１１１は設けられなくてもよいし（図１４参照）、第一分割部１１１と第二分割部１１２の両方が設けられてもよい（図１５参照）。図１３乃至図１５で示された分割部１１０は、第１の実施の形態で示したような複数の分割ユニット１２０を有してもよい。つまり、第一分割部１１１は複数の第一分割ユニットを有してもよいし、第二分割部１１２は複数の第二分割ユニットを有してもよいし、第一分割部１１１が複数の第一分割ユニットを有し、かつ、第二分割部１１２が複数の第二分割ユニットを有してもよい。
　また、スイッチング素子を一方側又は他方側に集め、スイッチン素子が集められた側に分割部１１０が設けられるようにしてもよい。より具体的には、第一電子素子４１がスイッチン素子を有し第二電子素子４２がスイッチング素子を有さない場合には、図１３に示すように、第一分割部１１１だけが設けられ第二分割部１１２は設けられなくてもよい。この場合には、平坦面１５０が第二放熱層１２と当接することになる。第二電子素子４２がスイッチン素子を有し第一電子素子４１がスイッチング素子を有さない場合には、図１４に示すように、第二分割部１１２だけが設けられ第一分割部１１１は設けられなくてもよい。この場合には、平坦面１５０が第一放熱層１１と当接することになる。
　放熱性を重視するのであれば、スイッチング素子を一方側又は他方側に集め、スイッチン素子が集められた側に分割部１１０が設けられないようにしてもよい。より具体的には、第一電子素子４１がスイッチン素子を有し第二電子素子４２がスイッチング素子を有さない場合には、図１４に示すように、第二分割部１１２だけが設けられ第一分割部１１１は設けられなくてもよい。この場合には、平坦面１５０が第一放熱層１１と当接することになる。第二電子素子４２がスイッチン素子を有し第一電子素子４１がスイッチング素子を有さない場合には、図１３に示すように、第一分割部１１１だけが設けられ第二分割部１１２は設けられなくてもよい。この場合には、平坦面１５０が第二放熱層１２と当接することになる。
　なお、図１３乃至図１５に示された態様とは異なり、図１６に示すように、第一導体層２１の一方側に第一電子素子４１が設けられ、第一電子素子４１の一方側に導体柱２９が設けられ、導体柱２９の一方側に第二電子素子４２が設けられ、第二電子素子４２の一方側に第二導体層２２が設けられるようになってもよい。
　本実施の形態では、第１の実施の形態及び第２の実施の形態で説明したあらゆる構成（変形例を含む。）を採用することができる。
　上述した実施の形態の記載、変形例の記載及び図面の開示は、請求の範囲に記載された発明を説明するための一例に過ぎず、上述した実施の形態の記載、変形例の記載又は図面の開示によって請求の範囲に記載された発明が限定されることはない。また、出願当初の請求項の記載はあくまでも一例であり、明細書、図面等の記載に基づき、請求項の記載を適宜変更することもできる。
１０　　　　放熱層
１１　　　　第一放熱層
１２　　　　第二放熱層
２０　　　　導体層
４０　　　　電子素子
４１　　　　第一電子素子
４２　　　　第二電子素子
６０　　　　絶縁性基板
６１　　　　第一絶縁性基板
６２　　　　第二絶縁性基板
１００　　　冷却体
１１０　　　分割部
１１５　　　当接部
１１６　　　溝部
１２０　　　分割ユニット

Claims (9)

  1. 　絶縁性基板と、前記絶縁性基板に設けられた導体層と、前記導体層に設けられた電子素子と、前記絶縁性基板の前記電子素子と反対側に設けられた放熱層と、有する電子モジュールと、
    　前記放熱層と当接する冷却体と、
    　を備え、
    　前記冷却体は、前記放熱層と当接する部分に設けられ、複数の領域に分割された分割部を有することを特徴とする電子機器。
  2. 　前記分割部は、前記放熱層と当接する当接部と、前記当接部の間に設けられた溝部とを有することを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
  3. 　前記分割部は複数の分割ユニットを有することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の電子機器。
  4. 　前記電子素子はスイッチング素子を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子機器。
  5. 　前記分割部は、前記冷却体側から見たときに、前記電子素子の全体を覆うようになっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電子機器。
  6. 　前記分割部は、格子形状となっていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子機器。
  7. 　前記分割部に冷却流体が流されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電子機器。
  8. 　前記分割部に潤滑剤が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電子機器。
  9. 　前記絶縁性基板は第一絶縁性基板及び第二絶縁性基板を有し、
    　前記電子素子は第一電子素子及び第二電子素子を有し、
    　前記放熱層は第一放熱層及び第二放熱層を有し、
    　前記第一絶縁性基板の一方側に第一電子素子が設けられ、
    　前記第一絶縁性基板の他方側に設けられた第一放熱層が設けられ、
    　前記第一電子素子の一方側に第二電子素子が設けられ、
    　前記第二電子素子の一方側に第二絶縁性基板が設けられ、
    　前記第二絶縁性基板の一方側に第二放熱層が設けられ、
    　前記第一電子素子及び前記第二電子素子のうちの少なくともいずれか一方はスイッチング素子であり、前記第一電子素子がスイッチング素子である場合には、前記分割部は前記第一放熱層と当接する部分に設けられ、前記第二電子素子がスイッチング素子である場合には、前記分割部は前記第二放熱層と当接する部分に設けられることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電子機器。
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