(57)【要約】異形の絶縁基板（１，２）を放熱板（３）に半田付けする場合に、放熱板（３）に予め絶縁基板（１，２）側が凹状となる第３の湾曲（１１）を形成する。この第３の湾曲（１１）は、平坦な放熱板（３）に異形の絶縁基板（１，２）を半田付けしたときの凸状の湾曲を上下逆転させた凹状の第１の湾曲（６）に、異形の絶縁基板（１，２）を放熱板（３）に実際に半田付けしたときに想定される凹状の第２の湾曲（７）を加えて決定される。この第３の湾曲（１１）の底部（１１ａ）は大きな絶縁基板（２）の下側に位置し、この底部（１１ａ）と放熱板（３）の基準点（５ａ，５ｂ）との距離が広い側の曲率を狭い側の曲率より小さくする。
2012108073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異形の絶縁基板を平坦な放熱板に半田付けして、前記絶縁基板側に凸状の湾曲を前記放熱板に形成する工程と、
前記の凸状の湾曲を反転した凹状の第１の湾曲を取得する工程と、
半田付け後の放熱板の凹状の湾曲を設定し、該湾曲の底部が前記の絶縁基板同士の間の隙間に位置し、前記絶縁基板側に凹状となる第２の湾曲を設定する工程と、
前記第１の湾曲と前記第２の湾曲を加算して前記絶縁基板側に凹状の第３の湾曲を算出する工程と、
平板に前記第３の湾曲を形成して半田付け前の放熱板を形成する工程と、
を含むことを特徴とした半導体モジュール用放熱板の製造方法。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の半導体モジュール用放熱板の製造方法で製造された半導体モジュール用放熱板において、
前記第３の湾曲の底部が前記異形の絶縁基板の内面積の大きい方の絶縁基板の下側に位置し、前記絶縁基板の内面積の小さい方の絶縁基板の下側に位置する放熱板の曲率が大きい方の絶縁基板の下側に位置する放熱板の曲率より小さいことを特徴とする半導体モジュール用放熱板。
【請求項３】
請求の範囲第２項に記載の半導体モジュール用放熱板を用いて製造した半導体モジュールにおいて、
該半導体モジュールを構成する放熱板の湾曲が、前記絶縁基板側に凹状の湾曲になり、該凹状の湾曲の底部が前記絶縁基板同士の間の隙間に位置することを特徴とする半導体モジュール。
【請求項４】
前記放熱板の材質が、銅または銅合金であることを特徴とする請求の範囲第２項記載の半導体モジュール用放熱板。
【請求項５】
前記絶縁基板を構成する絶縁板の材質が、アルミナ、窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素であることを特徴とする請求の範囲第３項記載の半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体モジュール用放熱板の製造方法、その放熱板およびその放熱板を用いた半導体モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、半導体モジュールの要部断面図である。この半導体モジュール５００は、放熱板５１と、この放熱板５１上に半田５２を介して固着する導電パターン付絶縁基板（以下、単に絶縁基板５６と称す）の裏面電極膜５３と、絶縁基板５６上に形成される導電パターン５５に半田を介して固着する半導体チップ５７と、半導体チップ５７の図示しない表面電極および導電パターン５５を接続するボンディングワイヤ５９と、導電パターン５５に一端が接続する配線導体６０と、配線導体６０の他端が固着する外部導出端子６１と、外部導出端子６１が固着する樹脂ケース６２と、樹脂ケース６２内を充填するゲル６３とで構成される。この半導体モジュール５００の放熱板５１には図示しない冷却フィンに固定するための締め付け穴６４が形成されている。尚、前記の絶縁基板５６は裏面電極膜５３、セラミック板などの絶縁板５４および表面に形成される導電パターン５５で構成される。裏面電極膜５３と導電パターン５５は銅箔などで形成されることが多い。【０００３】
図８は、半導体モジュールを冷却フィンに固定した場合の要部断面図である。半導体モジュール５００は、放熱板５１の周囲に形成されている締め付け穴６４に図示しないボルトなどを差し込んで冷却フィン６５に固定される。【０００４】
図９は、平坦な放熱板に同形の２枚の絶縁基板を半田付けした場合の模式断面図である。絶縁基板５６は図７に示すようにセラミック板などの絶縁板５４の裏面に裏面電極膜５３が形成され、表面に導電パターン５５が形成されている。この絶縁基板５６の線膨張係数に比べて銅やアルミで形成される放熱板５１の線熱膨張係数が大きいため、絶縁基板５６を半田付けした放熱板５１は、バイメタル効果により絶縁基板５６側が凸状になるように湾曲する。つまり放熱板５１の裏面６６は絶縁基板５６側が凸状の湾曲６７が形成される。この状態で平坦な冷却フィン６５に放熱板５１を取り付けると、放熱板５１の中央部に大きな隙間６８が生じて、放熱効率が低下する。これを防止する方策をつぎに説明する。【０００５】
図１０は、図９の放熱板の凸状の湾曲を相殺して凹状の湾曲を形成した模式断面図である。
図９の凸状の湾曲６７を相殺するように放熱板５１の中央が絶縁基板５６側で凹状になるように逆の湾曲６９を予め形成する（逆反り付けや初期反り付けと言われている）。この逆の湾曲６９は半田付けした後でも絶縁基板５６側が凸にならないように大き目に形成する。【０００６】
点線で示す逆の湾曲６９が形成された放熱板５１に絶縁基板５６を半田付けすると、図９の凸状の湾曲６７が相殺されて絶縁基板５６側が凹状の湾曲７０となる。この状態で放熱板５１の締め付け穴６４を利用して冷却フィン６５に取り付けると、放熱板５１の中心部（凹状の湾曲７０の底部７０ａ）が冷却フィン６５に接触し、それを支点に放熱板５１の両端が冷却フィン６５に押さえ付けられ、放熱板５１の裏面６６全域が冷却フィン６５に密着するようになる。【０００７】
また、特許文献１では、図１１に示すように、異形の絶縁基板７１，７２を放熱板７３に半田付けする場合に、それぞれの絶縁基板７１，７２とその間に対応する凹状の湾曲７４ａ，７４ｂ，７４ｃで構成される大きな湾曲７４を放熱板７３に予め形成する。それぞれの湾曲７４ａ，７４ｂ，７４ｃの大きさをＲ１０，Ｒ２０，Ｒ３０とする。この大きな凹状の湾曲７４は絶縁基板７１，７２の半田付けで図示しない小さな凹状の湾曲となる。この絶縁基板７１，７２が半田付けされた放熱板７３を図示しない冷却フィンに取り付けることで、放熱板７３と冷却フィンの間の隙間の発生を防止をできることが開示されている。【０００８】
また、特許文献２では、図示しないが、絶縁基板を放熱板に半田で固着する場合、予め放熱板に絶縁基板側に凹状の湾曲（逆反り）を与えておき、その後で絶縁基板を半田付けする。このとき半田付け後でも逆反り状態（絶縁基板側に凹状の湾曲）になるようにしておく。この逆反り状態の放熱板を冷却フィンに取付けることで隙間の発生が防止できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−８８０４５号公報
【特許文献２】特開２００８−９１９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記した図１０において、放熱板５１に半田付けされる絶縁基板５６が同形で左右対称に配置される場合には、半田付けにより放熱板５１は左右対称で中心が絶縁基板５６側に凸状になるように反る。そのため、この湾曲を相殺する凹状の湾曲６９もその底部６９ａを放熱板の中心に位置させるため、放熱板５１に形成する凹状の湾曲６９の管理は放熱板５１の中心の深さで管理すればよく、管理が簡便にできる。つぎに、左右異形の絶縁基板を放熱板に半田付けした場合について説明する。【００１１】
図１２は、左右異形の絶縁基板を放熱板に半田付けした場合の模式断面図である。左右異形の絶縁基板８１，８２を平坦な状態の放熱板８３に半田８４で固着すると、半田付けした後の絶縁基板８１，８２側に凸状の湾曲８５が左右で異なる。そのため、これを相殺するため、左右別々の曲率Ｒ３，Ｒ４を有する凹状の湾曲８６を放熱板８３に予め形成する必要がある。【００１２】
この湾曲８６を有する放熱板８３に絶縁基板８１，８２を半田付けすると、底部８７ａが絶縁基板８２の下側に位置する凹状の湾曲８７を有する放熱板８３に変形する。
このように凹状の湾曲８６を形成する方法では、曲率が左右で異なる曲率Ｒ３，Ｒ４の湾曲の接続位置が中心からずれ不明瞭となり、湾曲８６の管理が困難になる。【００１３】
また、左右異形な絶縁基板８１，８２の凸状の湾曲８５に対応してそれを相殺する左右で別々の曲率Ｒ３，Ｒ４を有する湾曲８６を放熱板８３に形成する必要があり、湾曲の管理が複雑になる。【００１４】
図１３は、図１２の放熱板を冷却フィンに固定する前後の模式図であり、同図（ａ）は固定前の図、同図（ｂ）は固定後の図である。図中の符号９２は締め付け穴である。
図１３（ａ）に示すように、剛性が大きいリジッドな絶縁基板８２の下側に凹状の湾曲８７の底部８７ａが位置するため、剛性が弱い、絶縁基板同士の間の隙間８８に応力が集中して図１３（ｂ）に示すように半田８４にクラック８９および絶縁基板を構成するセラミックの割れ（図示せず）が発生し易くなる。また、絶縁基板８１，８２同士の間で絶縁基板８２の端部が持ち上げられて放熱板８３と冷却フィン９０の間９１に隙間が発生じ易くなる。【００１５】
前記の特許文献１において、放熱板７３全体の湾曲を考慮しないで、個々の絶縁基板７１，７２に対応して湾曲を形成するため、放熱板７３全体の反り変形が大きくなる可能性がある。初期反り付けが大きいと、組立時に絶縁基板７１，７２上に搭載する半導体チップがずれやすくなったり、絶縁基板７１，７２と放熱板７３との間の半田にボイドが発生しやすいなどの問題が生じやすくなる。【００１６】
さらに、絶縁基板７１，７２同士の間の隙間７５に放熱板７３の凹状の湾曲の底部が位置するようには意識的にしていないので、図１３で説明したように、剛性が大きいリジッドな絶縁基板７２の下側に凹状の湾曲の底部が位置する場合がある。そうすると、剛性の弱い絶縁基板７１，７２同士の間の隙間７５に応力が集中して、絶縁基板７２と放熱板７３を固着する半田にクラックが発生し易くなる。また、絶縁基板７１，７２同士の間の隙間７５で絶縁基板７２の端部が持ち上げられて放熱板７３と冷却フィンの間に隙間が発生し易くなる。【００１７】
また、前記の特許文献２において、前記の不具合を防止するために、異形の絶縁基板を放熱板に半田付けする場合に、半田付けする前の放熱板に形成する湾曲（初期反り付け）の底部が絶縁基板同士の間の隙間に位置させることについては記載されていない。【００１８】
この発明の目的は、前記の課題を解決して、異形の絶縁基板、例えば面積の異なる複数の絶縁基板、面積が同じで外形の異なる複数の絶縁基板や、面積も外形も異なる複数の絶縁基板を放熱板に半田付けする場合に、半田付け前の放熱板に形成する湾曲（初期反り付け）の管理が容易にでき、半田に入るクラックを防止でき、さらに、放熱板と冷却フィンの間の隙間を小さくできる半導体モジュール用放熱板の製造方法、その放熱板およびその放熱板を用いた半導体モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記の目的を達成するために、請求の範囲の第１項に記載の発明によれば、複数の異形の絶縁基板を平坦な放熱板に半田付けして、前記絶縁基板側に凸状の湾曲を前記放熱板に形成する工程と、前記の凸状の湾曲を反転した凹状の第１の湾曲を取得する工程と、半田付け後の放熱板の凹状の湾曲を設定し、該湾曲の底部が前記の絶縁基板同士の間の隙間に位置し、前記絶縁基板側に凹状となる第２の湾曲を設定する工程と、前記第１の湾曲と前記第２の湾曲を加算して前記絶縁基板側に凹状の第３の湾曲を算出する工程と、平板に前記第３の湾曲を形成して半田付け前の放熱板を形成する工程と、を含む半導体モジュール用放熱板の製造方法とする。【００２０】
また、請求の範囲の第２項記載の発明によれば、第１項に記載の半導体モジュール用放熱板の製造方法で製造された半導体モジュール用放熱板において、前記第３の湾曲の底部が前記異形の絶縁基板の内面積の大きい方の絶縁基板の下側に位置し、前記絶縁基板の内面積の小さい方の絶縁基板の下側に位置する放熱板の曲率が大きい方の絶縁基板の下側に位置する放熱板の曲率より小さいとよい。【００２１】
また、請求の範囲の第３項記載の発明によれば、第２項に記載の半導体モジュール用放熱板を用いて製造した半導体モジュールにおいて、該半導体モジュールを構成する放熱板の湾曲が、前記絶縁基板側に凹状の湾曲になり、該凹状の湾曲の底部が前記絶縁基板同士の間の隙間に位置するとよい。【００２２】
また、請求の範囲の第４項に記載の発明によれば、第２項に記載の発明において、前記放熱板の材質が、銅または銅合金であるとよい。
また、請求の範囲の第５項に記載の発明によれば、第３項に記載の発明において、前記絶縁基板を構成する絶縁板の材質が、アルミナ、窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素であるとよい。
【発明の効果】
【００２３】
この発明によれば、異形の絶縁基板を放熱板に半田付けする場合に、放熱板に予め絶縁基板側が凹状となる第３の湾曲を形成する。この第３の湾曲は、平坦な放熱板に異形の絶縁基板を半田付けしたときの凸状の湾曲を上下逆転させた凹状の第２の湾曲に、異形の絶縁基板を放熱板に実際に半田付けしたときに想定される凹状の第２の湾曲を加えて決定される。この第３の湾曲の底部は大きな絶縁基板の下側に位置し、この底部と放熱板の締め付けに基づいて決められる基準点との距離が広い側の曲率を狭い側の曲率より小さくする。【００２４】
放熱板の凹部の底部の位置を絶縁基板同士の間に位置させることで、放熱板を冷却フィンに取り付けた場合に、半田にクラックが入らず、また、放熱板と放熱フィンの間の隙間を小さくすることができて、放熱性の向上を図ることができる。【００２５】
また、第３の湾曲は、実測から求めた第１の湾曲と設定した第２の湾曲から算出されるので、第３の湾曲の管理は、従来の場合ほど複雑でなく、容易である。
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の第１実施例の半導体モジュール用放熱板の製造方法であり、（ａ）〜（ｄ）は工程順に示した要部製造工程断面図である。
【図２】平坦な放熱板に異形の２枚の絶縁基板を半田付けして絶縁基板側に凸状の湾曲が形成された絶縁基板の要部平面図である。
【図３】この発明の第２実施例の半導体モジュール用放熱板の構成図であり、（ａ）は要部平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図である。
【図４】図３で示す放熱板を製造する具体的な方法を説明した図で、（ａ）は平板を金型に挟んだ図、（ｂ）は金型でプレスした後の放熱板の図である。
【図５】この発明の第３実施例の半導体モジュールの要部断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）の放熱板の裏面の湾曲を示した図である。
【図６】図５の半導体モジュールの放熱板を締め付け穴を利用して冷却フィンに固定した要部断面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）は放熱板の裏面が湾曲を示す図、（ｃ）は冷却フィンに放熱板が固定したときに放熱板の裏面が平坦になった図である。
【図７】半導体モジュールの要部断面図である。
【図８】半導体モジュールを冷却フィンに固定した場合の要部断面図である。
【図９】平坦な放熱板に同形の２枚の絶縁基板を半田付けした場合の模式断面図である。
【図１０】図９の放熱板の凸状の湾曲を相殺して凹状の湾曲を形成した模式断面図である。
【図１１】特許文献１で説明されている異形の絶縁基板を放熱板に半田付けする場合の半田付け前の放熱板の湾曲を示す模式断面図である。
【図１２】左右異形の絶縁基板を放熱板に半田付けした場合の模式断面図である。
【図１３】図１２の放熱板を冷却フィンに固定する前後の模式図であり、（ａ）は固定前の図、（ｂ）は固定後の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
実施の形態を以下の実施例で説明する。
【実施例１】
【００２８】
図１は、この発明の第１実施例の半導体モジュール用放熱板の製造方法であり、同図（ａ）〜同図（ｄ）は工程順に示した要部製造工程断面図である。２枚の異形の絶縁基板を放熱板に半田付けした場合を例として示す。尚、最上段の図は異形の２枚の絶縁基板１，２と放熱板３の配置を示す図である。以下の説明において、各放熱板には符号３を統一して付与した。【００２９】
先ず、データ取得用の平坦な放熱板と面積の異なる異形の２枚の絶縁基板１，２とを用意し、絶縁基板１，２を放熱板の一方の面の所定の位置に半田付けして、同図（ａ）に示すように、絶縁基板１，２側に凸状に形成された頂点４ａを有する放熱板３の凸状の湾曲４を測定する。ここでは絶縁基板１，２、放熱板３ともに平面視した形状は長方形であり、絶縁基板１，２は、それぞれの１辺が放熱板３の長辺に平行になるように配置されている。【００３０】
凸状の湾曲４の頂点４ａは大きな絶縁基板２の下側に位置し、この頂点４ａと小さな絶縁基板１側にある基準点５ａとの距離Ｌ１１は大きな絶縁基板２側にある基準点５ｂとの距離Ｌ２１よりも広くなる。【００３１】
尚、凸状の湾曲４の測定は、図２に示すように、放熱板３の裏面１５側で、放熱板３の周囲に形成された締め付け穴５の中心を結んだ直線（Ｙ方向）と湾曲の底部を通るＸ方向の直線の交点を測定の基準点５ａ，５ｂとし、この基準点５ａ，５ｂを結んだＸ−Ｘ線上を図示しない測定器のプローブで走査し、深さプロファイルを取得して行った。以下に説明する各湾曲の場合も同様である。【００３２】
つぎに、同図（ｂ）に示すように、同図（ａ）の測定した凸状の湾曲４に対して、上下を逆にした凹状の湾曲（湾曲４をＸ−Ｘ線もしくは基準点５ａ，５ｂを含むＸ−Ｙ平面に関して反転した凹状の湾曲）を第１の湾曲６として取得する。この第１の湾曲６の底部６ａは大きな絶縁基板２の下側に位置する。この第１の湾曲６の底部６ａと基準点５ａ，５ｂとの間隔が広い方（Ｌ１１）の曲率Ｒ１１は、間隔が狭い方（Ｌ２１）の曲率Ｒ２１に比べて小さくなる。つまり曲率Ｒ１１（曲線が緩やか）＜曲率Ｒ２１（曲線が急峻）になる。【００３３】
つぎに、同図（ｃ）に示すように、絶縁基板１，２を所定の位置に半田付けしたときに実現したい放熱板３の凹状の湾曲を規定する。この規定された凹状の湾曲を第２の湾曲７として設定する。この場合、第２の湾曲７の底部７ａを２枚の絶縁基板１，２同士の間の隙間８に位置させ、絶縁基板１，２側に凹状になるように第２の湾曲７を規定する。この第２の湾曲７が実際に異形の絶縁基板１，２を放熱板に半田付けしたときの第３の湾曲１１の湾曲にほぼ一致する。３枚以上の多数の絶縁基板を放熱板に半田付けするときは第２の湾曲７の底部７ａを放熱板３の中心近傍にある絶縁基板１，２等の間の隙間に位置させるとよい。また、第２の湾曲７の底部７ａと基準点５ａ，５ｂの間を点線で示すように２本の直線９，１０とする場合もある。このときは、面で表すと第２の平面となる。しかし、この２本の直線９，１０より上方へ凸状に湾曲させると、放熱板３を冷却フィンに固定するときに隙間が発生するのでそれは避けなければならない。第２の湾曲７を２本の直線９，１０とした場合は、同図（ｄ）で示す第３の湾曲１１で曲率Ｒ１＜曲率Ｒ２の関係はさらに際立ってくる。【００３４】
つぎに、同図（ｄ）に示すように、第１の湾曲６のプロファイルに第２の湾曲７のプロファイルを重ね合わせ、加算して凹状の第３の湾曲１１のプロファイルを算出して決める。この第３の湾曲１１の底部１１ａの位置は第１の湾曲６の底部６ａ近傍にある。この第３の湾曲１１は半田付けしたときに絶縁基板１，２側に凸状に湾曲するのを相殺してさらに凹状の第２の湾曲７にするための形状である。この第３の湾曲１１が半田付け前の放熱板３の湾曲となる（初期反り付け）。この第３の湾曲１１において底部１１ａと基準点５ａ，５ｂとの間隔が広い方（Ｌ１）の曲率Ｒ１は、間隔が狭い方（Ｌ２）の曲率Ｒ２に比べて小さくなる。つまり曲率Ｒ１（曲線が緩やか）＜曲率Ｒ２（曲線が急峻）になる。【００３５】
また、第３の湾曲１１の底部１１ａの位置は、第１の湾曲６の底部６ａの位置にほぼ一致する。
この第３の湾曲１１を有する放熱板３に異形の絶縁基板１，２を所定の位置で半田付けすると、第２の湾曲７に近い第４の湾曲２１（図５参照）を有する放熱板３になる。この放熱板３が半導体モジュールを構成する放熱板となる。【００３６】
前記は一次元に単純化して説明したが、実際は二次元的に凹状の湾曲を測定して第１、第２、第３の湾曲６，７，１１を得る。
前記したように、本発明では、第３の湾曲１１の形状を放熱板３の全体の湾曲から決めているため、特許文献１のように各絶縁基板毎に個別に湾曲を決めてそれらの湾曲を合わせて全体の湾曲が決まる場合に比べて、湾曲１１が大きくなり過ぎて、放熱板３を冷却フィン３３に固定したときに、絶縁基板１，２と放熱板３の間の半田にクラックが発生することを防止できる。【００３７】
また、第３の湾曲１１の管理は、前記したように、実験で求めた第１の湾曲６と設定した第２の湾曲７から導きだされるので、従来の場合ほど複雑ではなく、また容易にできる。
【実施例２】
【００３８】
図３は、この発明の第２実施例の半導体モジュール用放熱板の構成図であり、同図（ａ）は要部平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ線で切断した要部断面図である。
図１（ｄ）ではＸ方向の湾曲のみを示したが、本実施例では第１実施例の製造方法を面に拡張し、同様の手法で、Ｙ方向の湾曲も測定し図３（ａ）に示すような二次元の湾曲を得る。この二次元の湾曲の底部１１ａは第３の湾曲１１の底部１１ａと同じである。ここでは第３の湾曲１１を二次元の湾曲にも用いることにする。図中の符号１６は第３の湾曲の等高線を示す。【００３９】
図３に示す凹状の第３の湾曲１１が形成された放熱板３において、第３の湾曲１１の底部１１ａは前記の第１の湾曲６の底部６ａ近傍に位置し、基準点５ａ，５ｂとこの湾曲の底部１１ａの間の間隔が広い方（Ｌ１）の湾曲の曲率Ｒ１は狭い方（Ｌ２）の湾曲の曲率Ｒ２より小さい（Ｒ１＜Ｒ２）。これは図１（ｂ）の第１の湾曲６において、凹状の底部６ａと基準点５ａ，５ｂの間隔が広い方（Ｌ１１）の湾曲の曲率Ｒ１１が、狭い方（Ｌ２１）の湾曲の曲率Ｒ２１より小さくなることも起因している。【００４０】
図４は、図３で示す放熱板を製造する具体的な方法を説明した図で、同図（ａ）は平板を金型に挟んだ図、同図（ｂ）は金型でプレスした後の放熱板の図である。前記の第３の湾曲１１を有する凹金型１７と凸金型１８を作り、この凹凸の金型１７，１８で銅や銅合金の平板１９を挟んでプレスすることで、第３の湾曲１１を有する放熱板を製造する。この放熱板３の周囲には締め付け穴５が形成される。この締め付け穴５同士の中心を結ぶ直線は第３の湾曲１１の曲率Ｒ１，Ｒ２を測定するための基準点５ａ，５ｂ（図２、図３を参照のこと）を決めるために必要になる。
【実施例３】
【００４１】
図５は、この発明の第３実施例の半導体モジュールの要部断面図であり、同図（ａ）は全体図、同図（ｂ）は同図（ａ）の放熱板の裏面の湾曲を示した図である。この半導体モジュール１００に用いられている放熱板は図３で示した放熱板３である。【００４２】
この半導体モジュール１００は、放熱板３と、この放熱板３上に半田２５を介して図示しない裏面導電膜が固着する導電パターン付絶縁基板（前記の絶縁基板１、２のこと）と、放熱板３の図示しない導電パターンに半田２６を介して固着する半導体チップ２７と、半導体チップ２７の図示しない表面電極と導電パターンを接続するボンディングワイヤ２８と、導電パターンに一端が接続する配線導体２９と、配線導体２９の他端が固着する外部導出端子３０と、外部導出端子３０が固着する樹脂ケース３１と、樹脂ケース３１内を充填するゲル３２とで構成される。【００４３】
この第３の湾曲を有する放熱板３に絶縁基板１，２を半田付けすることで、絶縁基板１，２同士の間の隙間８に放熱板３の凹状の第４の湾曲２１の底部２１ａが位置する。この第４の湾曲２１は前記の第２の湾曲７に極めて近い湾曲になる。【００４４】
図６は、図５の半導体モジュールの放熱板を締め付け穴を利用して冷却フィンに固定した要部断面図であり、同図（ａ）は全体図、同図（ｂ）は放熱板の裏面が湾曲を示す図、同図（ｃ）は冷却フィンに放熱板が固定したときに放熱板の裏面が平坦になった図である。【００４５】
放熱板３の凹状の第４の湾曲２１の底部２１ａが絶縁基板１，２同士の間の隙間８に位置しているため、剛性の小さな第４の湾曲２１の底部２１ａと放熱板３の締め付け穴５を支点に放熱板３が冷却フィン３３に押さえ付けられる。このとき、剛性の大きい絶縁基板２内に支点（湾曲の底部２１ａ）がないため、放熱板３の裏面１５全域は冷却フィン３３に密着し、放熱板３と冷却フィン３３の間の隙間は抑制される。【００４６】
本発明では、前記したように、第３の湾曲１１の形状を放熱板３の全体の湾曲から決めているため、湾曲１１が大きくなり過ぎることない。その結果、放熱板３を冷却フィン３３に固定したときに、絶縁基板１，２と放熱板３の間の半田２５にクラックが発生することは防止される。【００４７】
尚、前記の放熱板３の材質としては、銅または銅合金（例えば、銅合金ＮｏがＣ１９２２０やＣ１９２１０など）などである。また、放熱板３上に搭載される絶縁基板１，２を構成する絶縁板としては、アルミナ、窒化アルミニウムおよび窒化ケイ素などである。【００４８】
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。
【符号の説明】
【００４９】
１，２  絶縁基板
３    放熱板
４    凸状の湾曲
４ａ  頂点
５    締め付け穴
５ａ，５ｂ  基準点
６    第１の湾曲
６ａ，７ａ，１１ａ，２１ａ  底部
７    第２の湾曲
８    隙間
９，１０  直線
１１    第３の湾曲
１５    裏面
１６    等高線
１７    凹金型
１８    凸金型
１９    平板
２１    第４の湾曲
２５，２６  半田
２７    半導体チップ
２８    ボンディングワイヤ
２９    配線導体
３０    外部導出端子
３１    樹脂ケース
３２    ゲル
３３    冷却フィン
１００    半導体モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2012108073.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年7月31日(2013.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
この発明によれば、異形の絶縁基板を放熱板に半田付けする場合に、放熱板に予め絶縁基板側が凹状となる第３の湾曲を形成する。この第３の湾曲は、平坦な放熱板に異形の絶縁基板を半田付けしたときの凸状の湾曲を上下逆転させた凹状の第１の湾曲に、異形の絶縁基板を放熱板に実際に半田付けしたときに想定される凹状の第２の湾曲を加えて決定される。この第３の湾曲の底部は大きな絶縁基板の下側に位置し、この底部と放熱板の締め付けに基づいて決められる基準点との距離が広い側の曲率を狭い側の曲率より小さくする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
つぎに、同図（ｃ）に示すように、絶縁基板１，２を所定の位置に半田付けしたときに実現したい放熱板３の凹状の湾曲を規定する。この規定された凹状の湾曲を第２の湾曲７として設定する。この場合、第２の湾曲７の底部７ａを２枚の絶縁基板１，２同士の間の隙間８に位置させ、絶縁基板１，２側に凹状になるように第２の湾曲７を規定する。この第２の湾曲７が実際に異形の絶縁基板１，２を放熱板に半田付けしたときの第３の湾曲１１の湾曲にほぼ一致する。３枚以上の多数の絶縁基板を放熱板に半田付けするときは第２の湾曲７の底部７ａを放熱板３の中心近傍にある絶縁基板１，２等の間の隙間に位置させるとよい。また、第２の湾曲７の底部７ａと基準点５ａ，５ｂの間を点線で示すように２本の直線９，１０とする場合もある。このときは、面で表すと第２の平面となる。しかし、この２本の直線９，１０より下方へ凹状に湾曲させると、放熱板３を冷却フィンに固定するときに隙間が発生するのでそれは避けなければならない。第２の湾曲７を２本の直線９，１０とした場合は、同図（ｄ）で示す第３の湾曲１１で曲率Ｒ１＜曲率Ｒ２の関係はさらに際立ってくる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
前記は一次元に単純化して説明したが、実際は二次元的に凹状の湾曲を測定して第１、第２、第３の湾曲６，７，１１を得る。
前記したように、本発明では、第３の湾曲１１の形状を放熱板３の全体の湾曲から決めているため、特許文献１のように各絶縁基板毎に個別に湾曲を決めてそれらの湾曲を合わせて全体の湾曲が決まる場合に比べて、湾曲１１が大きくなり過ぎず、放熱板３を冷却フィンに固定したときに、絶縁基板１，２と放熱板３の間の半田にクラックが発生することを防止できる。
【国際調査報告】
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