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公開番号2025079351
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-22
出願番号2023191901
出願日2023-11-10
発明の名称半導体モジュール
出願人富士電機株式会社
代理人インフォート弁理士法人
主分類H01L 23/40 20060101AFI20250515BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体モジュールにおいて、放熱性を確保しながら、放熱ベースの締結時の変形による配線板の損傷を防ぐ。
【解決手段】エネルギー変換装置100では、半導体素子14、15を実装する複数の配線板10と、放熱ベース20とは、第1接合材S1によって接合されている。放熱ベースは、複数の配線板が接合された第1面21とは反対側に位置する第2面22が凸状の曲面となるように反っている。放熱ベースの少なくとも複数の角部には、締結孔23が設けられている。複数の配線板のそれぞれの配線板の放熱ベースに対向する接合面16は、第1接合材によって放熱ベースに接合される第1角部16aと、第1接合材によって放熱ベースに接合されない第2角部16bと、を含む。第1接合材は、複数の配線板の全体を含む配線板領域Aの四つ角A1に配線板の第2角部が位置するように、複数の配線板と放熱ベースと、を接合する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
半導体素子が実装された複数の配線板と、
前記複数の配線板が接合された第１面と、当該第１面とは反対側に位置する第２面とを有する放熱ベースと、
前記複数の配線板と前記放熱ベースとを接合する第１接合材とを備え、
前記放熱ベースは、前記第２面が凸状の曲面となるように反っており、
前記放熱ベースの少なくとも複数の角部には、締結孔が設けられ、
前記複数の配線板のそれぞれの配線板の前記放熱ベースに対向する接合面は、前記第１接合材によって前記放熱ベースに接合される第１角部と、前記第１接合材によって前記放熱ベースに接合されない第２角部とを含み、
前記第１接合材は、前記複数の配線板の全体を含む配線板領域の四つ角に前記配線板の前記第２角部が位置するように、前記複数の配線板と前記放熱ベースとを接合する
ことを特徴とする半導体モジュール。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記配線板は、絶縁層と、当該絶縁層の前記半導体素子側の面に設けられた第１導体層と、前記絶縁層の前記放熱ベース側の面に設けられた第２導体層とを含み、
前記第２導体層は、前記第２角部において欠落している
ことを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項３】
前記複数の配線板のそれぞれの配線板の前記接合面は、互いに隣接する２つの前記第１角部と、互いに隣接する２つの前記第２角部とを含み、
前記第１接合材は、前記２つの第２角部において対称形状に欠落している
ことを特徴とする請求項２記載の半導体モジュール。
【請求項４】
前記配線板は、絶縁層と、当該絶縁層の前記半導体素子側の面に設けられた第１導体層と、前記絶縁層の前記放熱ベース側の面に設けられた第２導体層とを含み、
前記第２導体層は、前記第２角部に施された非接合加工部分を有する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項５】
前記放熱ベースは、前記第１面のうち前記第２角部に対向する領域に非接合加工部分を有する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項６】
前記第２角部において前記複数の配線板と前記放熱ベースとを接合し、前記第１接合材よりも伸縮性を有する第２接合材を更に備える
ことを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項７】
主電流配線及び制御配線を更に備え、
前記配線板は、絶縁層と、当該絶縁層の前記半導体素子側の面に設けられた第１導体層と、前記絶縁層の前記放熱ベース側の面に設けられた第２導体層とを含み、
前記第１導体層は、前記配線板領域の前記四つ角において、前記主電流配線及び前記制御配線のうち前記制御配線のみと接続され、主電流が流れない
ことを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
【請求項８】
前記放熱ベースは、前記第２面において、前記締結孔を結ぶ対角線が前記配線板領域に対応する領域の両端に交わる位置を基準位置、２つの前記基準位置の中間位置を中央位置とした場合、前記２つの基準位置と前記中央位置とを結んだ補助線からの前記凸状の曲面の突出量が最も大きい位置である局所凸部を有し、
前記第１接合材は、前記放熱ベースの前記局所凸部から前記中央位置側に距離を隔てて位置する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子が実装された複数の配線板と、これら複数の配線板が接合された放熱ベースとを備える半導体モジュールに関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
インバータ装置等の電力変換装置に用いられる半導体モジュールとして、配線板に接合された放熱ベースが冷却器に取り付けられたものなどがある（例えば、特許文献１～７参照）。この種の半導体モジュールに用いられる放熱ベースには、配線板が接合される第１の面とは反対側の、冷却器と向い合わせとなる第２の面が、凸状の曲面になるように成形されたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１４１０２３号公報
特開２０１５－７２９５８号公報
特開２０１５－７２９５７号公報
特開２００４－１３４７４６号公報
特開２０２１－９００３０号公報
特開２０１７－７９２１７号公報
特開２０１７－１２０８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
放熱ベースの第１の面には、接合材によって配線板が接合される。第２の面が凸状の曲面である放熱ベースは、冷却器に取り付けられるときに、第２の面が凸状の曲面から平坦な面に変化する方向に変形する。この放熱ベースの変形に伴って配線板に応力が集中し、配線板が損傷することがある。配線板の応力を緩和するためには、接合材による接合面積を減らすことも考えられるが、この場合、放熱性が悪化する。
【０００５】
１つの側面において、本発明の目的は、放熱性を確保しながら、放熱ベースの締結時の変形による配線板の損傷を防ぐことができる半導体モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様に係る半導体モジュールは、半導体素子が実装された複数の配線板と、前記複数の配線板が接合された第１面と、当該第１面とは反対側に位置する第２面とを有する放熱ベースと、前記複数の配線板と前記放熱ベースとを接合する第１接合材とを備え、前記放熱ベースは、前記第２面が凸状の曲面となるように反っており、前記放熱ベースの少なくとも複数の角部には、締結孔が設けられ、前記複数の配線板のそれぞれの配線板の前記放熱ベースに対向する接合面は、前記第１接合材によって前記放熱ベースに接合される第１角部と、前記第１接合材によって前記放熱ベースに接合されない第２角部とを含み、前記第１接合材は、前記複数の配線板の全体を含む配線板領域の四つ角に前記配線板の前記第２角部が位置するように、前記複数の配線板と前記放熱ベースとを接合する。
【発明の効果】
【０００７】
上述の態様によれば、放熱性を確保しながら、放熱ベースの締結時の変形による配線板の損傷を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態に係る半導体モジュールを示す平面図である。
図１のII－II断面図である。
第１実施形態における放熱ベースの第２面（下面）の反り形状を説明するための説明図である。
第１実施形態における放熱ベースの第２面の局所凸部を説明するための説明図である。
第１実施形態に係る半導体モジュールの回路図例（その１）である。
第１実施形態に係る半導体モジュールの回路図例（その２）である。
比較例における半導体モジュールを示す、図１のII－II断面図に対応する断面図（その１）である。
比較例における半導体モジュールを示す、図１のII－II断面図に対応する断面図（その２）である。
比較例における半導体モジュールを示す、図１のII－II断面図に対応する断面図（その３）である。
第１実施形態の変形例に係る半導体モジュールを示す平面図である。
第１実施形態の変形例における配線板の第１接合材を透視的に示す平面図である。
第２実施形態に係る半導体モジュールを示す、図１のII－II断面図に対応する断面図（その１）である。
第２実施形態に係る半導体モジュールを示す、図１のII－II断面図に対応する断面図（その２）である。
第３実施形態に係る半導体モジュールを示す、図１のII－II断面図に対応する断面図（その１）である。
第３実施形態に係る半導体モジュールを示す、図１のII－II断面図に対応する断面図（その２）である。
第４実施形態に係る半導体モジュールを示す、図１のII－II断面図に対応する断面図（その１）である。
第４実施形態に係る半導体モジュールを示す、図１のII－II断面図に対応する断面図（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１～第４実施形態に係る半導体モジュールについて詳細に説明する。なお、参照する各図におけるＸ，Ｙ，Ｚの各軸は、例示する半導体モジュール等における方向や各面を定義する目的で示している。Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸は、互いに直交し、右手系を成している。以下の説明では、Ｚ方向を上下方向と呼ぶことがある。また、Ｘ軸及びＹ軸を含む面を上面又は下面と呼ぶことがある。これらの方向や面は、説明の便宜上用いる文言であり、半導体モジュール等の取付け姿勢によっては、ＸＹＺ方向のそれぞれとの対応関係が変わることがある。例えば、本明細書では、半導体モジュールを構成する部材におけるＺ方向正側（＋Ｚ方向）を向いた面を上面と呼び、Ｚ方向負側（－Ｚ方向）を向いた面を下面と呼ぶが、Ｚ方向負側を向いた面が上面と呼ばれ、Ｚ方向正側を向いた面が下面と呼ばれてもよい。また、本明細書において、平面視は、半導体モジュール等の上面（ＸＹ面）をＺ方向正側からＺ方向負側に向かって見た場合を意味する。
【００１０】
各図における縦横比や各部材同士の大小関係は、あくまで模式的に表されており、実際に製造される半導体モジュール等における関係とは必ずしも一致しない。説明の便宜上、各部材同士の大小関係を誇張して表現している場合もある。また、異なる図面間では、同一の部材の形状が異なっている場合もある。
（【００１１】以降は省略されています）

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