特許 6021290 放熱構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6021290

(24)【登録日】2016年10月14日

(45)【発行日】2016年11月9日

(54)【発明の名称】放熱構造

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20161027BHJP

   H01L 23/34 20060101ALI20161027BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20161027BHJP

   H01L 25/18 20060101ALI20161027BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20161027BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/36 Z

   H01L23/34 A

   H01L25/04 C

   H05K7/20 E

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-558054(P2015-558054)

(86)(22)【出願日】2015年4月13日

(86)【国際出願番号】JP2015061323

(87)【国際公開番号】WO2016067659

(87)【国際公開日】20160506

【審査請求日】2015年11月26日

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2014/078744

(32)【優先日】2014年10月29日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002037

【氏名又は名称】新電元工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100160093

【弁理士】

【氏名又は名称】小室 敏雄

(72)【発明者】

【氏名】池田 康亮

(72)【発明者】

【氏名】森永 雄司

(72)【発明者】

【氏名】松嵜 理

【審査官】 麻川 倫広

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０５１９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−１５８４４８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０４−１８８８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３１２７６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−２０２７６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／３４−２３／４７３

Ｈ０１Ｌ ２５／００−２５／１８

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに対向する第一と第二の面を有するベース部と、
前記第一の面から垂直に延伸する少なくとも１つの放熱フィンであって、各放熱フィンが、その先端部から前記ベース部に向かって延伸する差込溝と、前記差込溝によって分断された第一と第二のフィン部とを有する、少なくとも１つの放熱フィンと、
前記ベース部内にあり、平面視で前記差込溝上にあって、前記第一の面側から前記差込溝に差し込まれる第一の発熱部品と、前記第二の面側に配置される第二の発熱部品とを電気的に接続するように構成されたコネクタと、
を含み、
前記コネクタは、
前記第一の面側にある第三の面と、
前記第二の面側にあって、前記第三の面と対向する第四の面と、
前記第三の面から前記第四の面に向かって延伸し、前記第一の発熱部品の第一の接続端子を着脱可能な第一の差込口と、
前記第四の面から前記第三の面に向かって延伸し、前記第二の発熱部品の第二の接続端子を着脱可能な第二の差込口と、
を有し、
前記ベース部は、平面視で前記差込溝上にあって、前記差込溝と平行に延伸するスライド溝を有し、
前記コネクタは、前記スライド溝内を前記差込溝と平行にスライド可能である、
ヒートシンク。

【請求項2】

前記ベース部内にあり、平面視で前記差込溝上にあって、前記コネクタを含む複数のコネクタ
を更に含む請求項１に記載のヒートシンク。

【請求項3】

前記スライド溝は、前記第二の面から前記第一の面に向かって延伸する第一のスライド溝と、前記第一の面から前記第二の面に向かって延伸し、前記第一のスライド溝と前記差込溝とを連結する第二のスライド溝と、を含み、
前記第一のスライド溝の延伸方向の両端部、および前記第二のスライド溝の延伸方向の両端部は、平面視で前記ベース部の第一または第二の面の内側に位置し、
前記第二のスライド溝の溝径は、前記第一のスライド溝の溝径よりも小さい、
請求項１に記載のヒートシンク。

【請求項4】

前記コネクタは、前記第四の面から前記第三の面に向かって延伸し、前記第二の差込口を含む複数の第二の差込口を有し、
前記複数の第二の差込口は、前記スライド溝の延伸方向と平行に配列された３つの第二の差込口の第一組と、前記スライド溝の延伸方向と垂直に配列された３つの第二の差込口の第二組とを含み、
前記第一組および前記第二組の各組の中央の第二の差込口は共通しており、
前記第二の発熱部品は、前記第二の接続端子を含む３つの第二の接続端子を有し、
前記３つの第二の接続端子は、前記第一組と前記第二組のどちらにも着脱可能である、
請求項１または３に記載のヒートシンク。

【請求項5】

互いに対向する第一と第二の面を有するベース部と、
前記第一の面から垂直に延伸する少なくとも１つの放熱フィンであって、各放熱フィンが、その先端部から前記ベース部に向かって延伸する差込溝と、前記差込溝によって分断された第一と第二のフィン部とを有する、少なくとも１つの放熱フィンと、
前記ベース部内にあり、平面視で前記差込溝上にあって、前記第一の面側から前記差込溝に差し込まれる第一の発熱部品と、前記第二の面側に配置される第二の発熱部品とを電気的に接続するように構成されたコネクタと、
を含み、
前記コネクタは、
前記第一の面側にある第三の面と、
前記第二の面側にあって、前記第三の面と対向する第四の面と、
前記第三の面から前記第四の面に向かって延伸し、前記第一の発熱部品の第一の接続端子を着脱可能な第一の差込口と、
前記第四の面から前記第三の面に向かって延伸し、前記第二の発熱部品の第二の接続端子を着脱可能な第二の差込口と、
を有し、
前記コネクタは、
平面視で前記差込溝と平行に延伸し、
平面視で前記第三の面上に前記差込溝と平行に配列され、前記第一の差込口を含む複数の第一の差込口と、
平面視で前記第四の面上に格子状に配置され、前記第二の差込口を含む複数の第二の差込口と、
を有する、
ヒートシンク。

【請求項6】

前記第一の発熱部品の第一の接続端子は、前記複数の第一の差込口のいずれにも着脱可能であり、
前記第二の発熱部品の第二の接続端子は、前記複数の第二の差込口のいずれにも着脱可能である
請求項５に記載のヒートシンク。

【請求項7】

前記複数の第二の差込口は、前記コネクタの延伸方向と平行に配列された３つの第二の差込口の第一組と、前記コネクタの延伸方向と垂直に配列された３つの第二の差込口の第二組とを含み、
前記第二の発熱部品は、前記第二の接続端子を含む３つの第二の接続端子を有し、
前記３つの第二の接続端子は、前記第一組と前記第二組のどちらにも着脱可能である、
請求項５または６に記載のヒートシンク。

【請求項8】

コネクタの延伸方向の両端部は、平面視で前記ベース部の前記第一または第二の面の内側に位置している、
請求項５に記載のヒートシンク。

【請求項9】

請求項１または５に記載の前記ヒートシンクと、
前記第一の発熱部品と、
前記第二の面上にある回路基板と、
前記第二の発熱部品と、
を含む放熱構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放熱構造に関する。
本願は、２０１４年１0月２９日に日本に出願された国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２０１４／０７８７４４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−１１０１８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

また、上述した特許文献１に記載の放熱構造では、複数の発熱部品と、これら複数の発熱部品を制御する複数の電子部品とがヒートシンクの同一面側に配置される。この場合、発熱部品と電子部品とを電気的に接続するための配線をヒートシンクの同一面側に配置する必要がある。しかしながら、この構成の場合、配線数の増加や配線の引き回しの複雑化によって電気抵抗が増加し、電力ロスが大きくなってしまう。

【0006】

本発明の一態様は、電気抵抗を低減しながら、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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係るヒートシンクは、互いに対向する第一と第二の面を有するベース部と、前記第一の面から垂直に延伸する少なくとも１つの放熱フィンであって、各放熱フィンが、その先端部から前記ベース部に向かって延伸する差込溝と、前記差込溝によって分断された第一と第二のフィン部とを有する、少なくとも１つの放熱フィンと、前記ベース部内にあり、平面視で前記差込溝上にあって、前記第一の面側から前記差込溝に差し込まれる第一の発熱部品と、前記第二の面側に配置される第二の発熱部品とを電気的に接続するように構成されたコネクタと、を含む。前記コネクタは、前記第一の面側にある第三の面と、前記第二の面側にあって、前記第三の面と対向する第四の面と、前記第三の面から前記第四の面に向かって延伸し、前記第一の発熱部品の第一の接続端子を着脱可能な第一の差込口と、前記第四の面から前記第三の面に向かって延伸し、前記第二の発熱部品の第二の接続端子を着脱可能な第二の差込口と、を有する。前記ベース部は、平面視で前記差込溝上にあって、前記差込溝と平行に延伸するスライド溝を有する。前記コネクタは、前記スライド溝内を前記差込溝と平行にスライド可能である。
また、本発明の他の一態様に係るヒートシンクは、互いに対向する第一と第二の面を有するベース部と、前記第一の面から垂直に延伸する少なくとも１つの放熱フィンであって、各放熱フィンが、その先端部から前記ベース部に向かって延伸する差込溝と、前記差込溝によって分断された第一と第二のフィン部とを有する、少なくとも１つの放熱フィンと、前記ベース部内にあり、平面視で前記差込溝上にあって、前記第一の面側から前記差込溝に差し込まれる第一の発熱部品と、前記第二の面側に配置される第二の発熱部品とを電気的に接続するように構成されたコネクタと、を含む。前記コネクタは、前記第一の面側にある第三の面と、前記第二の面側にあって、前記第三の面と対向する第四の面と、前記第三の面から前記第四の面に向かって延伸し、前記第一の発熱部品の第一の接続端子を着脱可能な第一の差込口と、前記第四の面から前記第三の面に向かって延伸し、前記第二の発熱部品の第二の接続端子を着脱可能な第二の差込口と、を有する。前記コネクタは、平面視で前記差込溝と平行に延伸し、平面視で前記第三の面上に前記差込溝と平行に配列され、前記第一の差込口を含む複数の第一の差込口と、平面視で前記第四の面上に格子状に配置され、前記第二の差込口を含む複数の第二の差込口と、を有する。
また、本発明の他の一態様に係る放熱構造は、前記一態様に係るヒートシンクと、前記第一の発熱部品と、前記第二の面上にある回路基板と、前記第二の発熱部品と、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一態様によれば、第一の発熱部品をベース部の第一の面側に配置し、放熱フィンに接触させて効率よく放熱を行うことができ、この第一の発熱部品と、第二の面側に配置された第二の発熱部品とをコネクタを介して電気的に接続することで、電気抵抗を低減しながら、放熱性の高い放熱構造が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】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2】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3】図１に示す半導体モジュールを拡大して示す断面図である。

【図4A】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。

【図4B】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。

【図5A】本実施形態に係るコネクタの接続構造の第１変形例の一例を示す断面図である。

【図5B】本実施形態係るコネクタの接続構造の第１変形例の他例を示す断面図である。

【図6A】本実施形態の第２変形例に係るヒートシンクを第二の面側から見た斜視図である。

【図6B】本実施形態の第２変形例に係るヒートシンクを第一の面側から見た平面図である。

【図7A】本実施形態に係るコネクタの接続構造の第３の変形例を示す断面図である。

【図7B】本実施形態の第３変形例に係るヒートシンクを第二の面側から見た斜視図である。

【図7C】本実施形態の第３変形例に係るヒートシンクを第一の面側から見た平面図である。

【図8A】本実施形態に係るコネクタの接続構造の第４変形例を示す断面図である。

【図8B】本実施形態の第４変形例に係るヒートシンクを第二の面側から見た斜視図である。

【図8C】本実施形態の第４変形例に係るヒートシンクを第一の面側から見た平面図である。

【図9A】半導体モジュールの配置例を示す平面図である。

【図9B】半導体モジュールの配置例を示す平面図である。

【図9C】半導体モジュールの配置例を示す平面図である。

【図10A】差込溝の変形例を示す断面図である。

【図10B】差込溝の変形例を示す断面図である。

【図10C】差込溝の変形例を示す断面図である。

【図11A】挟持部材を示す断面図である。

【図11B】挟持部材を示す断面図である。

【図11C】挟持部材を示す断面図である。

【図11D】挟持部材を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

また、放熱フィン７Ｂには、差込口８ａを塞ぐ蓋材９a（図２において図示を省略する）が設けられている。蓋材９aは、差込溝８に半導体モジュール３が差し込まれた状態で、差込口８ａを閉塞するように取り付けられている。なお、蓋材９ａの取付構造については、このような構造に必ずしも限定されるものではなく、後述する図１１A〜１１Dに示されるように、放熱フィン７Ｂを差込溝８の幅方向から挟み込むように蓋材（挟持部材）９ｂが取り付けられた構造とすることが可能である。また、蓋材９aについては、省略することも可能である。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

また、本実施形態の放熱構造１では、ベース部６の第一の面６ａ側に配置された半導体モジュール３と、ベース部６の第二の面６ｂ側に配置された電子部品５とがコネクタ２０を介して電気的に接続されている。これにより、半導体モジュール３と電子部品５との間を短い距離で接続できるため、電気抵抗を低減し、電力ロスを小さくすることが可能である。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。
本発明では、上述した半導体モジュール３と電子部品５との間を接続するコネクタ２０の接続構造を変更することも可能である。以下、コネクタ２０の接続構造の変形例について説明する。

【0033】

（第１変形例）
図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態に係るコネクタ２０の接続構造の第１変形例を説明するための図である。本第１変形例に係るコネクタ３１の接続構造は、上記差込孔２５の代わりに、ベース部６の第二の面６ｂ側からコネクタ３１を差し込み可能に保持する差込溝３２を設けた構成を有する。また、差込溝３２の底面と差込溝８の底面との間には、貫通孔３３が設けられている。貫通孔３３の孔径（水平幅）は、差込溝３２の溝径（水平幅）よりも小さい。コネクタ３１は、半導体モジュール３側の第一の接続端子３４が差し込まれる第一の差込口３５と、電子部品５側の複数の第二の接続端子３６が差し込まれる複数の第二の差込口３７と、貫通孔３３に嵌合される突起部３８とを有している。回路基板４には、複数の第二の接続端子３６を貫通させる貫通孔３９が設けられている。

【0034】

一方、図５Ｂに示すコネクタ４０の接続構造は、上記差込孔２５の代わりに、ベース部６の第一の面６ａ側からコネクタ４０及び半導体モジュール３を差し込み可能に保持する差込溝４１を設けた構成を有する。また、差込溝４１には、貫通孔４２が設けられている。貫通孔４２の孔径（水平幅）は、差込溝４１の溝径（水平幅）よりも小さい。コネクタ４０は、半導体モジュール３側の第一の接続端子４３が差し込まれる第一の差込口４４と、電子部品５側の第二の接続端子４５が差し込まれる第二の差込口４６と、貫通孔４２に嵌合される突起部４７とを有している。

【0035】

以上のように、本実施形態の第１変形例では、図５Ａに示すコネクタ３１の接続構造や、図５Ｂに示すコネクタ４０の接続構造を採用することも可能である。

【0036】

（第２変形例）
図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態に係るコネクタ２０の接続構造の第２変形例を説明するための図である。本第２変形例では、予め複数のコネクタ５０が設けられたヒートシンク５１を用いる。各コネクタ５０は、ベース部６の第一の面６ａに第一の差込口５２と、ベース部６の第二の面６ｂに第二の差込口５３とを有し、放熱フィン７の間に差し込まれた半導体モジュール３の接続端子を第一の差込口５２に差し込むと共に、電子部品５の接続端子を第二の差込口５３に差し込むことが可能となっている。なお、複数のコネクタ５０の配置や数等については、任意に変更することが可能である。

【0037】

（第３変形例）
図７Ａ〜図７Ｃは、本実施形態に係るコネクタ２０の接続構造の第３変形例を説明するための図である。本第３変形例に係るコネクタ６１の接続構造（ヒートシンク６０）は、コネクタ６１をヒートシンク６０に対してスライド可能に取り付けた構成を有する。尚、コネクタ６１自体の構成を見易くするため、図７Ｂと図７Ｃでは、半導体モジュール３、回路基板４、及び電子部品５の図示を省略している。また、コネクタ６１の数については、図７Ｂと図７Ｃでは１つしか図示していないが、任意に変更することが可能である。

【0038】

コネクタ６１の接続構造（ヒートシンク６０）は、上記差込孔２５の代わりに、ヒートシンク６０のベース部６の第二の面６ｂ側からコネクタ６１を差し込んでスライド可能に保持するスライド溝６２,６３を設けた構成を有する。スライド溝（第一のスライド溝）６２は、ヒートシンク６０のベース部６の第二の面６ｂから第一の面６ａに向かって延伸する。スライド溝（第二のスライド溝）６３は、ヒートシンク６０のベース部６の第一の面６ａから第二の面６ｂに向かって延伸し、スライド溝６２と差込溝８とを連結する。つまり、スライド溝６２,６３は、ベース部６を第一の面６ａから第二の面６ｂに向かう方向（鉛直方向）に貫通している。スライド溝６３の溝径（水平幅）は、スライド溝６２の溝径（水平幅）よりも小さい。このため、ヒートシンク６０のベース部６の第二の面６ｂ側からコネクタ６１をスライド溝６２,６３に差し込んでも、コネクタ６１がスライド溝６２,６３から抜け落ちることがない。

【0039】

スライド溝６２,６３は、ヒートシンク６０のベース部６のうち、平面視で隣接フィン部７ａ,７ｂの間（つまり、差込溝８上）に設けられ、ベース部６の第一の面６ａに沿って延伸するフィン部７ａ,７ｂの延伸方向と平行（つまり、差込溝８と平行）に延伸している。スライド溝６２,６３の延伸方向の両端部（両側面）は、図７Ｃに示すように、平面視でヒートシンク６０のベース部６の第一の面６ａ（または第二の面６ｂ）の内側に位置している。つまり、スライド溝６２,６３は、ベース部６を第一の面６ａから第二の面６ｂに向かう方向（鉛直方向）に貫通しているが、ベース部６の第一と第二の面６ａ，６ｂに平行な方向（水平方向）には貫通していない。このため、コネクタ６１は、スライド溝６２,６３から抜け落ちることなく、スライド溝６２,６３内をスライド溝の延伸方向（つまり、差込溝８と平行）にスライドすることができる。

【0040】

コネクタ６１は、半導体モジュール３の第一の接続端子６４を着脱可能な第一の差込口６５と、電子部品５の複数の第二の接続端子６６を着脱可能な複数の第二の差込口６７と、貫通孔６３に嵌合される突起部６８とを有している。第一の差込口６５は、コネクタ６１の対向する二面のうち、ベース部６の第一の面６ａ側の面（第三の面）からベース部６の第二の面６ｂ側の面（第四の面）に向かって延伸している。また、複数の第二の差込口６７は、コネクタ６１の対向する二面のうち、ベース部６の第二の面６ｂ側の面（第四の面）からベース部６の第一の面６ａ側の面（第三の面）に向かって延伸している。

【0041】

複数の第二の差込口６７は、図７Ｂに示すように、コネクタ６１のスライド方向（スライド溝の延伸方向）と平行に配列された３つの第二の差込口の組６７ａ（第一組）と、コネクタ６１のスライド方向（スライド溝の延伸方向）と垂直に配列された３つの第二の差込口の組６７ｂ（第二組）と、を含み、各組６７ａ,６７ｂの中央の第二の差込口は共通している。このため、電子部品５の３つの第二の接続端子６６は、第二の差込口の２組６７ａ,６７ｂのどちらにも着脱可能となる。

【0042】

また、回路基板４には、複数の第二の接続端子６６を貫通させる貫通スライド孔６９が設けられている。回路基板４に設けられた貫通スライド孔６９の位置は、コネクタ６１に設けられたスライド溝６２,６３の位置と平面視で重なる。また、コネクタ６１の複数の第２の差込口６７は、平面視で貫通スライド孔６９内に位置している。

【0043】

この構成により、コネクタ６１をスライド溝６２に沿ってスライドすることが可能となるため、コネクタの位置が固定されている構成と比べて、回路基板４上に実装される電子部品５の位置をより自由に決定することが可能となる。また、第二の差込口の組６７ａと６７ｂのいずれに対しても、電子部品５の複数の第二の接続端子６６を着脱可能となるため、電子部品５を回路基板４上に実装する際に、電子部品５の向きを自由に決定することが可能となる。

【0044】

（第４変形例）
図８Ａ〜図８Ｃは、本実施形態に係るコネクタ２０の接続構造の第４変形例を説明するための図である。本第４変形例に係るコネクタ７１の接続構造（ヒートシンク７０）は、電子部品５の複数の第二の接続端子７６を着脱可能な複数の第二の差込口７７を平面視で格子状に設けた構成を有する。尚、コネクタ７１自体の構成を見易くするため、図８Ｂと図８Ｃでは、半導体モジュール３、回路基板４、及び電子部品５の図示を省略している。また、コネクタ７１の数については、図８Ｂと図８Ｃでは２つしか図示していないが、任意に変更することが可能である。

【0045】

コネクタ７１の接続構造（ヒートシンク７０）は、上記差込孔２５の代わりに、ベース部６の第二の面６ｂ側からコネクタ７１を差し込み可能に保持する差込溝７２,７３を設けた構成を有する。差込溝７２は、ヒートシンク７０のベース部６の第二の面６ｂから第一の面６ａに向かって延伸する。差込溝７３は、ヒートシンク７０のベース部６の第一の面６ａから第二の面６ｂに向かって延伸し、差込溝７２と差込溝８とを連結する。つまり、差込溝７２,７３は、ベース部６を第一の面６ａから第二の面６ｂに向かう方向（鉛直方向）に貫通している。差込溝７３の溝径（水平幅）は、差込溝７２の溝径（水平幅）よりも小さい。このため、ヒートシンク７０のベース部６の第二の面６ｂ側からコネクタ７１を差込溝７２,７３に差し込んでも、コネクタ７１が差込溝７２,７３から抜け落ちることがない。

【0046】

差込溝７２,７３は、ヒートシンク７０のベース部６のうち、平面視で隣接フィン部７ａ,７ｂの間（つまり、差込溝８上）に設けられ、ベース部６の第一の面６ａに沿って延伸するフィン部７ａ,７ｂの延伸方向と平行（つまり、差込溝８と平行）に延伸している。差込溝７２,７３の延伸方向の両端部（両側面）は、図８Ｃに示すように、平面視でヒートシンク７０のベース部６の第一の面６ａ（または第二の面６ｂ）の内側に位置している。つまり、差込溝７２,７３は、ベース部６を第一の面６ａから第二の面６ｂに向かう方向（鉛直方向）に貫通しているが、ベース部６の第一と第二の面６ａ，６ｂに平行な方向（水平方向）には貫通していない。このため、コネクタ７１は、差込溝７２,７３に差し込まれて、差込溝７２,７３から抜け落ちることなく保持される。

【0047】

差込溝７２,７３に差し込まれたコネクタ７１は、ヒートシンク７０のベース部６のうち、平面視で隣接フィン部７ａ,７ｂの間（つまり、差込溝８上）にあり、ベース部６の第一の面６ａに沿って延伸するフィン部７ａ,７ｂの延伸方向と平行（つまり、差込溝８と平行）に延伸している。コネクタ７１の延伸方向の両端部（両側面）は、図８Ｃに示すように、平面視でヒートシンク７０のベース部６の第一の面６ａ（または第二の面６ｂ）の内側に位置している。

【0048】

コネクタ７１は、半導体モジュール３の第一の接続端子７４を着脱可能な複数の第一の差込口７５と、電子部品５の複数の第二の接続端子７６を着脱可能な複数の第二の差込口７７と、貫通孔７３に嵌合される突起部７８とを有している。複数の第一の差込口７５は、コネクタ７１の対向する二面のうち、ベース部６の第一の面６ａ側の面（第三の面）から第二の面６ｂ側の面（第四の面）に向かって延伸している。また、複数の第二の差込口７７は、コネクタ７１の対向する二面のうち、ベース部６の第二の面６ｂ側の面（第四の面）から第一の面６ａ側の面（第三の面）に向かって延伸している。

【0049】

複数の第一の差込口７５は、図８Ｃに示すように、平面視で、コネクタ７１の対向する二面のうち、ベース部６の第一の面６ａ側の面（第三の面）上に、差込溝８,７２,７３の延伸方向と平行に一列に配列されている。このため、半導体モジュール３の第一の接続端子７４は、複数の第一の差込口７５のいずれにも着脱可能となる。

【0050】

また、複数の第二の差込口７７は、図８Ｂに示すように、平面視で、コネクタ７１の対向する二面のうち、ベース部６の第二の面６ｂ側の面（第四の面）上に格子状に配置されている。複数の第二の差込口７７は、コネクタ７１の延伸方向（差込溝８,７２,７３の延伸方向）と垂直に配列された３つの第二の差込口の組７７ａ（第一組）と、コネクタ７１の延伸方向（差込溝８,７２,７３の延伸方向）と平行に配列された３つの第二の差込口の組７７ｂ（第二組）と、を含んでいる。このため、電子部品５の３つの第二の接続端子７６は、第二の差込口の２組７７ａ,７７ｂのどちらにも着脱可能となる。

【0051】

回路基板４には、複数の第二の接続端子７６を貫通させる貫通スライド孔７９が設けられている。回路基板４に設けられた貫通スライド孔７９の位置は、コネクタ７１に設けられた差込溝７２,７３の位置と平面視で重なる。また、コネクタ７１の複数の第２の差込口７７は、平面視で貫通スライド孔７９内に位置している。

【0052】

この構成により、半導体モジュール３の第一の接続端子７４を差し込むための差込口を、コネクタ７１の半導体モジュール３側の面（第三の面）に一列に配置された複数の第一の差込口７５から自由に選択することが可能となる。例えば、後述する図９Ｃに示されるように、放熱フィン７を隔てて隣接する２つの半導体モジュール３を平面視で互いにずらして配置することが可能となる。

【0053】

同様に、電子部品５の第二の接続端子７６を差し込むための差込口を、コネクタ７１の電子部品５側の面（第四の面）に格子状に配置された複数の第二の差込口７７から自由に選択することが可能となる。例えば、電子部品５の長辺がコネクタ７１の長辺と平行になるように、電子部品５の３つの第二の接続端子７６を３つの第二の差込口の組７７ｂに接続することができる。同様に、電子部品５の短辺がコネクタ７１の長辺と平行になるように、電子部品５の３つの第二の接続端子７６を３つの第二の差込口の組７７ａに接続することができる。このように、コネクタ７１によって互いに電気的に接続される半導体モジュール３と電子部品５の配置をより自由に決定することが可能となる。

【0054】

また、半導体モジュール３は、複数の放熱フィン７Ａ，７Ｂのうちの少なくとも１つの放熱フィン７Ａ（７Ｂ）と接する構成であればよい。したがって、例えば、図９Ａに示すように、隣り合う放熱フィン７の間に半導体モジュール３が挟み込まれた構成や、図９Ｂに示すように、放熱フィン７の一側面に半導体モジュール３が接した構成とすることも可能である。また、半導体モジュール３は、上述した放熱フィン７を挟んで対向して配置された構成に限らず、図９Ｃに示すように、放熱フィン７を挟んで配置をずらした構成とすることも可能である。

【0055】

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。

【0056】

また、本発明は、上述した差込溝８の差込口を塞ぐ蓋材９aが設けられた構成に限らず、上述した差込孔２５のように、半導体モジュール３を差し込み可能に保持する差込孔が設けられた構成としてもよい。

【0057】

また、本発明では、例えば図１０Ａ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１０Ｂ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１０Ｃ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、放熱膨張時に半導体モジュール３がフィン部７ａ，７ｂに密着することで、放熱性を高めることが可能である。

【0058】

また、本発明では、図１の蓋材９ａの代わりに、図１１Ａに示される挟持部材９ｂを放熱フィン７Ｂの先端に設けても良い。挟持部材９ｂは、差込口８ａを塞ぐ蓋部９ｂ_１と、蓋部９ｂ_１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_２とを有している。挟持部材９ｂ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９ｂ_１が差込口８ａを覆い、且つ、一対の挟持部９ｂ_２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と共に、差込溝８に差し込まれた半導体モジュール３が落下するのを防止することができる。

【0059】

また、挟持部材９ｂ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９ｂ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。

【0060】

また、図１１Ｂ〜図１１Ｄに示すように、図１１Ａの挟持部材９ｂを図１０Ａ〜図１０Ｃに示した放熱フィン７Ｂに適用してもよい。図１１Ｂ〜図１１Ｄ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９ｂ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９ｂ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へと逃がすことができるため、高い放熱性を得ることが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明は、ヒートシンクを用いた放熱構造などに適用できる。

【符号の説明】

【0062】

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
７ 放熱フィン
８ 差込溝
９ａ 蓋材
９ｂ 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
３１ コネクタ
３２ 差込溝
３３ 貫通孔
３４ 第一の接続端子
３５ 第一の差込口
３６ 第二の接続端子
３７ 第二の差込口
３８ 突起部
３９ 貫通孔
４０ コネクタ
４１ 差込溝
４２ 貫通孔
４３ 第一の接続端子
４４ 第一の差込口
４５ 第二の接続端子
４６ 第二の差込口
４７ 突起部
５０ コネクタ
５１ ヒートシンク
５２ 第一の差込口
５３ 第二の差込口
６０ ヒートシンク
６１ コネクタ
６２ スライド溝
６３ スライド溝
６４ 第一の接続端子
６５ 第一の差込口
６６ 第二の接続端子
６７ 第二の差込口
６８ 突起部
６９ 貫通スライド孔
７０ ヒートシンク
７１ コネクタ
７２ 差込溝
７３ 差込溝
７４ 第一の接続端子
７５ 第一の差込口
７６ 第二の接続端子
７７ 第二の差込口
７８ 突起部
７９ 貫通スライド孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図11D】