(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の絶縁基板（11）と、
上記絶縁基板（11）の一方面（111）に形成された回路部（12）と、
上記絶縁基板（11）の他方面（112）に形成された矩形状の金属層（13）と、
上記金属層（13）に対向する接合面（141）を有する放熱部材（14）とを備え、
上記放熱部材（14）の接合面（141）は、半田（10）によって上記金属層（13）に接合され、
上記放熱部材（14）の接合面（141）には、平面視において上記金属層（13）に重複せずに上記絶縁基板（11）の周縁部（11a）の少なくとも一部に重複するように、凸部（100）が形成され、
上記半田（10）の厚み（Ds）は、上記凸部（100）の突出高さ（Dc）よりも薄く、
上記凸部（100）の突出高さ（Dc）は、上記半田（10）の厚み（Ds）と上記金属層（13）の厚み（Dm）との合計厚みよりも低いか同等になっており、
上記凸部（100）は、平面視において上記絶縁基板（11）の幅方向に対向する一対の側縁部（11s）にそれぞれ重複するように、上記放熱部材（14）の長さ方向に沿って上記接合面（141）の全長に亘って平行に延びる一対の凸条部（101）によって構成されている
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項２】
請求項１において、
上記放熱部材（14）は、長さ方向に直交する断面形状が一定になるように構成されている
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項３】
請求項１または２において、
上記放熱部材（14）の接合面（141）には、平面視において少なくとも上記金属層（13）の角部（13c）に重複するように、凹部（200）が形成されている
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項４】
請求項１または２において、
上記放熱部材（14）の接合面（141）には、平面視においてそれぞれの内部に上記金属層（13）の幅方向に対向する一対の側縁部（13s）がそれぞれ配置されるように、該放熱部材（14）の長さ方向に沿って該接合面（141）の全長に亘って平行に延びる一対の凹条部（201）が形成されている
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項５】
請求項４において、
上記一対の凹条部（201）は、該一対の凹条部（201）の底面（211）から上記放熱部材（14）の接合面（141）のうち該一対の凹条部（201）の間に挟まれた中央面部（141a）へ向けて傾斜する内側側面（212）を有している
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、
上記放熱部材（14）は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって構成されている
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項７】
請求項６において、
上記放熱部材（14）の接合面（141）には、上記半田（10）による接合を可能にするための表面処理が施されている
ことを特徴とするパワーモジュール。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項において、
上記放熱部材（14）は、上記接合面（141）の裏側に配置された放熱面（142）を有し、
上記放熱部材（14）の放熱面（142）には、配管（301）を取り付け可能な取り付け溝（300）が形成されている
ことを特徴とするパワーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パワーモジュールに関し、特に、パワーモジュールの放熱機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、パワーモジュールでは、絶縁基板の一方の面にパワー半導体素子が搭載され、絶縁基板の他方の面に金属層（放熱パターン）が形成されている。そして、半田によって絶縁基板の金属層（放熱パターン）に放熱板が接合されている。
【０００３】
このようなパワーモジュールでは、パワーモジュールの周囲の温度変化や、パワーモジュールの電気的な動作（駆動／停止）に伴う温度変化によって、絶縁基板と放熱板とを接合している半田に、熱応力（絶縁基板と放熱板との線膨張率の差に起因する熱応力）が発生することがある。半田に熱応力が繰り返し発生すると、熱疲労により半田の劣化（例えば、亀裂）が生じるおそれがある。このような熱応力は、半田の接合面積や半田により接合される部材間の線膨張率の差に依存して大きくなる。
【０００４】
また、半田の厚みを厚くすることにより、熱応力を緩和することができ、熱応力耐性を向上させることができることが知られている。しかしながら、絶縁基板に形成された金属層（放熱パターン）と放熱部材の接合面との間の半田の厚みを厚くするほど、放熱部材の接合面に対して絶縁基板が傾きやすくなってしまう。そして、絶縁基板の傾きが発生すると、金属層（放熱パターン）と放熱部材の接合面との間の半田の厚みに偏りが生じ、その結果、半田の厚みが薄い部分ができてしまう可能性がある。この場合、半田の熱応力耐性が部分的に低下するので、半田の疲労寿命が低下してしまう。
【０００５】
そこで、特許文献１の半導体装置では、放熱部材の接合面（または、絶縁基板の金属層（放熱パターン））において金属層（放熱パターン）の角部に対応する位置に突起を形成することにより、絶縁基板の傾きを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３５８２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の半導体装置（パワーモジュール）では、突起の付近において半田の厚みが薄くなってしまうので、金属層（放熱パターン）と放熱部材の接合面とを接合している半田の厚みが部分的に薄くなってしまう。そのため、半田の熱応力耐性が部分的に低下してしまうので、半田の熱応力耐性の低下を抑制することが困難であった。
【０００８】
そこで、この発明は、半田の熱応力耐性の低下を抑制することが可能なパワーモジュール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】
【０００９】
第１の発明は、矩形状の絶縁基板（11）と、上記絶縁基板（11）の一方面（111）に形成された回路部（12）と、上記絶縁基板（11）の他方面（112）に形成された矩形状の金属層（13）と、上記金属層（13）に対向する接合面（141）を有する放熱部材（14）とを備え、上記放熱部材（14）の接合面（141）は、半田（10）によって上記金属層（13）に接合され、上記放熱部材（14）の接合面（141）には、平面視において上記金属層（13）に重複せずに上記絶縁基板（11）の周縁部（11a）の少なくとも一部に重複するように、凸部（100）が形成され、上記半田（10）の厚み（Ds）は、上記凸部（100）の突出高さ（Dc）よりも薄く、上記凸部（100）の突出高さ（Dc）は、上記半田（10）の厚み（Ds）と上記金属層（13）の厚み（Dm）との合計厚みよりも低いか同等になっており、上記凸部（100）は、平面視において上記絶縁基板（11）の幅方向に対向する一対の側縁部（11s）にそれぞれ重複するように、上記放熱部材（14）の長さ方向に沿って上記接合面（141）の全長に亘って平行に延びる一対の凸条部（101）によって構成されていることを特徴とするパワーモジュールである。
【００１０】
上記第１の発明では、凸部（100）の突出高さ（Dc）が、半田（10）の厚み（Ds）よりも高く、且つ、半田（10）の厚み（Ds）と金属層（Dm）の厚み（Dm）との合計厚みよりも低いか同等になっている。また、凸部（100）は、平面視において絶縁基板（11）の周縁部（11s）の少なくとも一部に重複するように形成されている。そのため、半田（10）によって金属層（13）と放熱部材（14）の接合面（141）とを接合する際に、絶縁基板（11）が傾いたとしても、絶縁基板（11）の周縁部（11a）に凸部（100）が接触することで絶縁基板（11）の傾きを停止させることができる。これにより、絶縁基板（11）の傾きによって半田（10）の厚み（Ds）が偏って部分的に薄くなってしまう可能性を低減することができる。また、平面視において金属層（13）に重複しないように、凸部（100）が形成されている。そのため、半田（10）の厚みが部分的に薄くならないように凸部（100）を形成することができる。
【００１１】
また、上記第１の発明では、平面視において絶縁基板（11）の幅方向に対向する一対の側縁部（11s）に重複するように凸部（100）が形成されているので、半田（10）によって金属層（13）と放熱部材（14）の接合面（141）とを接合する際に、絶縁基板（11）が幅方向にずれたとしても、金属層（13）の側面に凸部（100）が接触することで絶縁基板（11）のずれを停止させることができる。
【００１２】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記放熱部材（14）は、長さ方向に直交する断面形状が一定になるように構成されていることを特徴とするパワーモジュールである。
【００１３】
上記第２の発明では、一対の凸条部（101）が放熱部材（14）の長さ方向に沿って接合面（141）の全長に亘って延びているので、長さ方向に直交する断面形状が一定になるように放熱部材（14）を構成することができる。そのため、放熱部材（14）を押出成型（放熱部材（14）の長さ方向を押出方向とする押出成型）によって形成することができる。
【００１４】
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記放熱部材（14）の接合面（141）には、平面視において少なくとも上記金属層（13）の角部（13c）に重複するように、凹部（200）が形成されていることを特徴とするパワーモジュールである。
【００１５】
上記第３の発明では、平面視において少なくとも金属層（13）の角部（13c）に重複するように形成されているので、金属層（13）の角部（13c）は、凹部（200）に対応する位置に配置されることになる。したがって、金属層（13）の角部（13c）に対応する半田（10）の部分の厚みを厚くすることができる。
【００１６】
第４の発明は、上記第１または第２の発明において、上記放熱部材（14）の接合面（141）には、平面視においてそれぞれの内部に上記金属層（13）の幅方向に対向する一対の側縁部（13s）がそれぞれ配置されるように、該放熱部材（14）の長さ方向に沿って該接合面（141）の全長に亘って平行に延びる一対の凹条部（201）が形成されていることを特徴とするパワーモジュールである。
【００１７】
上記第４の発明では、金属層（13）の角部（13）に対応する半田（10）の部分の厚みを厚くすることができる。また、一対の凹条部（201）が放熱部材（14）の長さ方向に沿って接合面（141）の全長に亘って延びているので、長さ方向に直交する断面形状が一定になるように放熱部材（14）を構成することができる。そのため、放熱部材（14）を押出成型によって形成することができる。
【００１８】
第５の発明は、上記第４の発明において、上記一対の凹条部（201）は、該一対の凹条部（201）の底面（211）から上記放熱部材（14）の接合面（141）のうち該一対の凹条部（201）の間に挟まれた中央面部（141a）へ向けて傾斜する内側側面（212）を有している
ことを特徴とするパワーモジュールである。
【００１９】
上記第５の発明では、一対の凹条部（201）の内側側面（212）を底面（211）から中央面部（141a）へ向けて傾斜させることにより、一対の凹条部（201）の内側側面（212）の付近に半田（10）の熱応力が集中することを緩和することができる。
【００２０】
第６の発明は、上記第１〜第５の発明のいずれか１つにおいて、上記放熱部材（14）は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって構成されていることを特徴とするパワーモジュールである。
【００２１】
上記第６の発明では、銅よりも材料コストが低くて軽量なアルミニウムまたはアルミニウム合金によって放熱部材（14）が構成されている。
【００２２】
第７の発明は、上記第６の発明において、上記放熱部材（14）の接合面（141）には、上記半田（10）による接合を可能にするための表面処理が施されていることを特徴とするパワーモジュールである。
【００２３】
上記第７の発明では、放熱部材（14）の接合面（141）に表面処理（半田（10）による
接合を可能にするための表面処理）を施すことにより、半田（10）によって放熱部材（14）の接合面（141）と金属層（13）とを接合することができる。
【００２４】
第８の発明は、上記第１〜第７の発明のいずれか１つにおいて、上記放熱部材（14）は、上記接合面（141）の裏側に配置された放熱面（142）を有し、上記放熱部材（14）の放熱面（142）には、配管（301）を取り付け可能な取り付け溝（300）が形成されている
ことを特徴とするパワーモジュールである。
【００２５】
上記第８の発明では、放熱部材（14）の放熱面（142）に取り付け溝（300）を形成することにより、冷却液を流通させる配管（301）を放熱部材（14）の放熱面（142）に取り付けることができる。
【発明の効果】
【００２６】
第１の発明によれば、絶縁基板（11）の傾きによって半田（10）の厚み（Ds）が偏って部分的に薄くなってしまう可能性を低減することができるので、絶縁基板（11）の傾きに起因する半田（10）の熱応力耐性の低下を抑制することができる。また、半田（10）の厚みが部分的に薄くならないように凸部（100）を形成することができるので、凸部形成に起因する半田（10）の熱応力耐性の低下を抑制することができる。
【００２７】
また、第１の発明によれば、金属層（13）の側面に凸部（100）が接触することで絶縁基板（11）のずれを停止させることができるので、絶縁基板（11）の幅方向の位置ずれを抑制することができる。
【００２８】
第２の発明によれば、フライス加工などの機械加工を利用せずに、押出成型によって放熱部材（14）を形成することができるので、放熱部材（14）の製造コストを低減することができる。
【００２９】
第３の発明によれば、金属層（13）の角部（13c）に対応する半田（10）の部分の厚みを厚くすることができるので、半田（10）の熱応力耐性を効果的に向上させることができる。
【００３０】
第４の発明によれば、放熱部材（14）を押出成型によって形成することができるので、放熱部材（14）の製造コストを低減することができる。
【００３１】
第５の発明によれば、一対の凹条部（201）の内側側面（212）の付近に半田（10）の熱応力が集中することを緩和することができるので、半田（10）の熱応力耐性をさらに向上させることができる。
【００３２】
第６の発明によれば、銅よりも材料コストが低くて軽量なアルミニウムまたはアルミニウム合金によって放熱部材（14）が構成されているので、放熱部材（14）を銅によって構成する場合よりも、放熱部材（14）の材料コストを低減することができるとともに、放熱部材（14）を軽量化することができる。
【００３３】
第７の発明によれば、放熱部材（14）の接合面（141）に表面処理（半田（10）による
接合を可能にするための表面処理）が施すことにより、特殊な方法を利用して半田（10）による接合を行う場合（例えば、超音波半田付け）よりも、半田（10）による接合を容易に行うことができる。
【００３４】
第８の発明によれば、冷却液を流通させる配管（201）を放熱部材（14）の放熱面（142）に取り付けることができるので、パワーモジュールの放熱性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態１によるパワーモジュールの構成例について説明するための図。
【図２】実施形態１の変形例によるパワーモジュールについて説明するための図。
【図３】実施形態２によるパワーモジュールの構成例について説明するための図。
【図４】実施形態２の変形例１によるパワーモジュールについて説明するための図。
【図５】実施形態２の変形例２によるパワーモジュールについて説明するための図。
【図６】実施形態２の変形例３によるパワーモジュールについて説明するための図。
【図７】実施形態２の変形例４によるパワーモジュールについて説明するための図。
【図８】実施形態２の変形例５によるパワーモジュールについて説明するための図。
【図９】実施形態３によるパワーモジュールの構成例について説明するための図。
【図１０】実施形態３の変形例によるパワーモジュールについて説明するための図。
【図１１】実施形態４によるパワーモジュールの構成例について説明するための図。
【図１２】実施形態４の変形例によるパワーモジュールについて説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。
【００３７】
（実施形態１）
図１ａおよび図１ｂは、実施形態１によるパワーモジュールの断面構成および平面構成をそれぞれ示している。このパワーモジュールは、空気調和機のインバータなどにおいて使用される。パワーモジュールは、絶縁基板（11）と、回路部（12）と、金属層（13）と、放熱部材（14）とを備えている。なお、図１ｂでは、回路部（12）の図示を省略している。
【００３８】
また、以下の説明では、「主面」は、矩形状部材のうち厚み方向（積層方向）において互いに対向する一対の面のことを示し、「側面」は、矩形状部材のうち幅方向において互いに対向する一対の面のことを示し、「端面」は、矩形状部材のうち部材の長さ方向において互いに対向する一対の面のことを示している。また、「側縁部」は、矩形状部材のうち幅方向において互いに対向する一対の縁部（より具体的には、少なくとも側面を含む部分）のことを示し、「端縁部」とは、矩形状部材のうち長さ方向において互いに対向する一対の縁部（より具体的には、少なくとも端面を含む部分）のことを示している。
【００３９】
〔絶縁基板〕
絶縁基板（11）は、絶縁材料（例えば、セラミックス）で構成されている。また、絶縁基板（11）は、矩形状に形成されている。
【００４０】
以下の説明では、絶縁基板（11）の一対の主面のうち一方の主面（より具体的には、回路部（12）に対向する主面）を「回路面（111）」と表記し、他方の主面（より具体的には、金属層（13）および放熱部材（14）に対向する主面）を「放熱面（112）」と表記する。
【００４１】
〔回路部〕
回路部（12）は、絶縁基板（11）の回路面（111）に形成されている。回路部（12）は、金属層（121），半田（122），パワー半導体素子（123），ボンディングワイヤ（124）などによって構成されている。金属層（121）は、導電性材料（例えば、銅，銅合金，アルミニウム，アルミニウム合金など）によって構成され、絶縁基板（11）の回路面（111）に形成されている。金属層（121）には、回路パターンが形成されている。パワー半導体素子（123）は、半田（122）によって金属層（121）と接合されている。また、パワー半導体素子（123）は、ボンディングワイヤ（124）によって金属層（121）に電気的に接続されている。例えば、パワー半導体素子（123）は、整流ダイオードや、パワートランジスタなどである。
【００４２】
〔金属層〕
金属層（13）は、導電性材料（例えば、銅，銅合金，アルミニウム，アルミニウム合金など）によって構成され、絶縁基板（11）の放熱面（112）に形成されている。金属層（13）には、放熱パターンが形成されている。
【００４３】
また、金属層（13）は、矩形状に形成されている。ここでは、金属層（13）は、平面視において金属層（13）の一対の側面が絶縁基板（11）の一対の側面と平行になるように、絶縁基板（11）の放熱面（112）に形成されている。
【００４４】
〔放熱部材〕
放熱部材（14）は、伝熱性材料（例えば、銅，銅合金，アルミニウム，アルミニウム合金など）によって構成されている。放熱部材（14）の接合面（141）は、金属層（13）に対向している。また、放熱部材（14）の接合面（141）は、半田（10）によって金属層（13）に接合されている。
【００４５】
ここでは、放熱部材（14）は、矩形状に形成されている。より具体的には、放熱部材（14）は、放熱部材（14）の長さ方向に直交する断面形状が一定になるように構成されている。例えば、放熱部材（14）は、放熱部材（14）の長さ方向を押出方向として押出成型された部材である。
【００４６】
以下の説明では、放熱部材（14）の一対の主面のうち一方の主面（より具体的には、絶縁基板（11）および金属層（13）に対向する主面）を「接合面（141）」と表記し、他方の主面（すなわち、接合面（141）の裏側に配置された主面）を「放熱面（142）」と表記する。
【００４７】
〔凸部〕
放熱部材（14）の接合面（141）には、平面視において金属層（13）に重複せずに絶縁基板（11）の周縁部（11a）の少なくとも一部に重複するように、凸部（100）が形成されている。周縁部（11a）は、絶縁基板（11）の放熱面（112）のうち金属層（13）が形成されていない領域のことであり、一対の側縁部（11s,11s）および一対の端縁部（11e,11e）を含んでいる。
【００４８】
ここでは、凸部（100）は、平面視において絶縁基板（11）の一対の側縁部（11s,11s）に重複するように、形成されている。より具体的には、凸部（100）は、一対の凸条部（101,101）によって構成されている。一対の凸条部（101,101）は、平面視において絶縁基板（11）の側縁部（11s,11s）にそれぞれ重複するように、放熱部材（14）の長さ方向に沿って接合面（141）の全長に亘って（より具体的には、放熱部材（14）の一対の端面の一方から他方へ向けて）平行に延びている。このように、凸部（100）を一対の凸条部（101,101）によって構成することにより、長さ方向に直交する断面形状が一定になるように放熱部材（14）を構成することができる。
【００４９】
また、凸条部（101）は、凸条部（101）の断面形状（長さ方向に直交する断面の形状）が長方形状になるように、矩形状に形成された平坦な頂面と、内側側面と、外側側面とによって構成されている。凸条部（101）の内側側面は、接合面（141）の中央面部（141a）から垂直に延びて凸条部（101）の頂面に連結されている。凸条部（101）の外側側面は、放熱部材（14）の側面から垂直に延びて凸条部（101）の頂面に連結されている。なお、中央面部（141a）は、接合面（141）のうち一対の凸条部（101,101）の間に挟まれた領域のことである。また、凸条部（101）の外側側面は、放熱部材（14）の側面と面一になっている。
【００５０】
〔各部の寸法〕
半田（10）の厚み（Ds）は、凸部（100）の突出高さ（Dc）よりも薄くなっている。凸部（100）の突出高さ（Dc）は、半田（10）の厚み（Ds）と金属層（13）の厚み（Dm）との合計厚みよりも低いか同等になっている。より具体的には、凸部（100）の突出高さ（Dc）は、接合面（141）の中央面部（141a）から凸条部（101）の頂面までの距離に相当する。半田（10）の厚さ（Ds）は、接合面（141）の中央面部（141a）から金属層（13）の接合面（接合面（141）に対向する主面）までの距離に相当する。金属層（13）の厚み（Dm）は、絶縁基板（11）の放熱面（112）から金属層（13）の接合面までの距離に相当する。
【００５１】
また、金属層（13）の幅（Wm）は、一対の凸条部（101,101）の離間距離（Wc）よりも短くなっている。一対の凸条部（101,101）の離間距離（Wc）は、絶縁基板（Wb）の幅（Wb）よりも短くなっている。より具体的には、金属層（13）の幅（Wm）は、金属層（13）の一方の側面から他方の側面までの距離に相当する。一対の凸条部（101,101）の離間距離（Wc）は、一方の凸条部（101）の内側側面から他方の凸条部（101）の内側側面までの距離に相当する。絶縁基板（11）の幅（Wb）は、絶縁基板（11）の一方の側面から他方の側面までの距離に相当する。
【００５２】
〔絶縁基板の傾きに起因する熱応力耐性の低下〕
ここで、絶縁基板（11）の傾きに起因する半田（10）の熱応力耐性の低下について説明する。半田（10）によって金属層（13）と放熱部材（14）の接合面（141）とを接合する際に、絶縁基板（11）が傾くと、絶縁基板（11）の傾きに応じて半田（10）の厚さに偏りが生じてしまう。この場合、半田（10）の熱応力耐性が部分的に低下するので、半田（10）の疲労寿命が低下してしまう。
【００５３】
一方、図１ａおよび図１ｂに示したパワーモジュールでは、凸部（100）の突出高さ（Dc）は、半田（10）の厚み（Ds）よりも高く、且つ、半田（10）の厚み（Ds）と金属層（Dm）の厚み（Dm）との合計厚みよりも低いか同等になっている。また、凸部（100）は、平面視において絶縁基板（11）の周縁部（11s）の少なくとも一部に重複するように形成されている。そのため、半田（10）によって金属層（13）と放熱部材（14）の接合面（141）とを接合する際に、絶縁基板（11）が傾いたとしても、絶縁基板（11）の周縁部（11a）に凸部（100）が接触することで絶縁基板（11）の傾きを停止させることができる。これにより、絶縁基板（11）の傾きによって半田（10）の厚み（Ds）が偏って部分的に薄くなってしまう可能性を低減することができるので、絶縁基板（11）の傾きに起因する半田（10）の熱応力耐性の低下を抑制することができる。
【００５４】
〔凸部形成に起因する熱応力耐性の低下〕
次に、凸部形成に起因する半田（10）の熱応力耐性の低下について説明する。仮に、平面視において金属層（13）に重複するように、凸部（100）（突出高さ（Dc）が半田（10）の厚み（Ds）よりも短いか同等になっている凸部（100））が形成されている場合、金属層（13）と放熱部材（14）の接合面（141）との間の距離（対向距離）が凸部（100）によって部分的に短くなるので、凸部（100）の付近において半田（10）の厚みが薄くなってしまう。この場合、金属層（13）と放熱部材（14）の接合面（141）とを接合している半田（10）の熱応力耐性が部分的に低下してしまうことになる。
【００５５】
一方、図１ａおよび図１ｂに示したパワーモジュールでは、平面視において金属層（13）に重複しないように凸部（100）が形成されている。そのため、半田（10）の厚みが部分的に薄くならないように凸部（100）を形成することができるので、半田（10）の熱応力耐性の部分的な低下を防止することができる。
【００５６】
〔効果〕
以上のように、凸部（100）の突出高さ（Dc）を、半田（10）の厚み（Ds）よりも高く、且つ、半田（10）の厚み（Ds）と金属層（Dm）の厚み（Dm）との合計厚みよりも低いか同等にすることにより、絶縁基板（11）の傾きに起因する半田（10）の熱応力耐性の低下を抑制することができる。
【００５７】
また、平面視において金属層（13）に重複しないように凸部（100）を形成することにより、凸部形成に起因する半田（10）の熱応力耐性の低下を抑制することができる。
【００５８】
さらに、平面視において絶縁基板（11）の一対の側縁部（11s,11s）に重複するように凸部（100）を形成することにより、半田（10）によって金属層（13）と放熱部材（14）の接合面（141）とを接合する際に、絶縁基板（11）が幅方向にずれたとしても、金属層（13）の側面に凸部（100）が接触することで絶縁基板（11）のずれを停止させることができる。このように、絶縁基板（11）の幅方向の位置ずれを抑制することができる。
【００５９】
また、一対の凸条部（101,101）が放熱部材（14）の長さ方向に沿って接合面（141）の全長に亘って延びているので、長さ方向に直交する断面形状が一定になるように放熱部材（14）を構成することができる。そのため、放熱部材（14）を押出成型（放熱部材（14）の長さ方向を押出方向とする押出成型）によって形成することができる。このように、フライス加工などの機械加工を利用せずに、押出成型によって放熱部材（14）を容易に形成することができる。そのため、フライス加工などの機械加工によって放熱部材（14）の接合面（141）に凸部を局所的に形成する場合よりも、放熱部材（14）の製造コストを低減することができる。
【００６０】
なお、凸部（100）は、平面視において絶縁基板（11）の一対の端縁部（11e,11e）に重複するように形成されていても良い。このように構成することにより、半田（10）によって金属層（13）と放熱部材（14）の接合面（141）とを接合する際に、絶縁基板（11）が長さ方向にずれたとしても、金属層（13）の端面に凸部（100）が接触することで絶縁基板（11）のずれを停止させることができる。このように、絶縁基板（11）の長さ方向の位置ずれを抑制することができる。
【００６１】
または、凸部（100）は、平面視において絶縁基板（11）の一対の側縁部（11s,11s）および絶縁基板（11）の一対の端縁部（11e,11e）のうち少なくとも一方の縁部対に重複するように形成されていても良い。このように構成することにより、絶縁基板（11）の幅方向および長さ方向の少なくとも一方の位置ずれを抑制することができる。
【００６２】
〔放熱部材の構成材料〕
また、放熱部材（14）は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって構成されていることが好ましい。このように構成することにより、放熱部材（14）を銅によって構成する場合よりも、放熱部材（14）の材料コストを低減することができるとともに、放熱部材（14）を軽量化することができる。
【００６３】
〔放熱部材の表面処理〕
また、放熱部材（14）がアルミニウムまたはアルミニウム合金によって構成されている場合、半田（10）による接合を可能にするための表面処理（例えば、ニッケルめっき）が放熱部材（14）の接合面（141）に施されていることが好ましい。このように構成することにより、特殊な方法を利用して半田（10）による接合を行う場合（例えば、超音波半田付け）よりも、半田（10）による接合を容易に行うことができる。
【００６４】
（実施形態１の変形例）
なお、図２のように、上記凸部（100）は、凸枠部（102）によって構成されていても良い。凸枠部（102）は、平面視において絶縁基板（11）の周縁部（11a）の全周に重複するように、矩形枠状に形成されている。
【００６５】
ここでは、凸枠部（102）は、矩形枠状に形成された平坦な頂面と、矩形筒状に形成された内側壁面および外側壁面とによって構成されている。凸枠部（102）の内側壁面は、接合面（141）の中央面部（141a）から垂直に延びて凸枠部（102）の頂面に連結されている。凸枠部（102）の外側壁面は、放熱部材（14）の周面（一対の側面および一対の端面）から垂直に延びて凸枠部（102）の頂面に連結されている。ここでは、中央面部（141a）は、接合面（141）のうち凸枠部（102）に囲まれた領域のことである。また、凸枠部（102）の外側壁面は、放熱部材（14）の周面と面一になっている。
【００６６】
〔効果〕
以上のように構成した場合も、絶縁基板（11）の傾きに起因する半田（10）の熱応力耐性の低下を抑制することができるとともに、凸部形成に起因する半田（10）の熱応力耐性の低下を抑制することができる。
【００６７】
また、半田（10）によって金属層（13）と放熱部材（14）の接合面（141）とを接合する際に、絶縁基板（11）が幅方向および長さ方向のどちらにずれたとしても、金属層（13）の側面または端面に凸枠部（102）が接触することで絶縁基板（11）のずれを停止させることができる。これにより、絶縁基板（11）の位置ずれを抑制することができる。
【００６８】
（実施形態２）
図３ａおよび図３ｂは、実施形態２によるパワーモジュールの断面構成および平面構成をそれぞれ示している。このパワーモジュールでは、放熱部材（14）の接合面（141）に、平面視において少なくとも金属層（13）の角部（13c,…,13c）に重複するように、凹部（200）が形成されている。
【００６９】
〔凹部〕
凹部（200）は、一対の凹条部（201,201）によって構成されている。一対の凹条部（201,201）は、平面視において一対の凹条部（201,201）の内部に金属層（13）の一対の側縁部（13s,13s）（より具体的には、金属層（13）の一対の側面）がそれぞれ配置されるように、放熱部材（14）の長さ方向に沿って接合面（141）の全長に亘って平行に延びている。
【００７０】
ここでは、凹条部（201）は、凹条部（201）の断面形状（長さ方向に直交する断面の形状）がコの字型になるように、矩形状に形成された平坦な底面（211）と、内側側面（212）と、外側側面（213）とによって構成されている。内側側面（212）は、底面（211）から垂直に延びて接合面（141）の中央面部（141a）に連結されている。外側側面（213）は、底面（211）から垂直に延びて凸条部（101）の内側側面に連結されている。ここでは、中央面部（141a）は、接合面（141）のうち一対の凹条部（201,201）の間に挟まれた領域のことである。また、凹条部（201）の外側側面（213）は、凸条部（101）の内側側面と面一になっている。
【００７１】
〔半田〕
次に、半田（10）について説明する。半田（10）の厚みを厚するほど、半田（10）の熱応力耐性を高くすることができるが、半田（10）の熱抵抗が高くなるので放熱特性が悪化してしまう。また、接合不良（例えば、絶縁基板（11）の傾き）が発生しやすくなる。また、半田（10）に発生する熱応力は、金属層（13）の４つの角部（13c,…,13c）に対応する半田（10）の部分（より具体的には、平面視において金属層（13）の角部（13c,…,13c）に重複している部分）に集中しやすくなっている。
【００７２】
〔半田の熱応力耐性〕
次に、半田（10）の熱応力耐性について説明する。図３ａおよび図３ｂに示したパワーモジュールでは、放熱部材（14）の接合面（141）に凹部（200）が形成されているので、凹部（200）に対応する半田（10）の部分（より具体的には、平面視において凹部（200）に重複している部分）の厚みを厚くすることができる。
【００７３】
また、凹部（200）は、平面視において少なくとも金属層（13）の角部（13c,…,13c）に重複するように形成されているので、金属層（13）の角部（13c,…,13c）は、凹部（200）に対応する位置に配置されることになる。したがって、金属層（13）の角部（13c,…,13c）に対応する半田（10）の部分の厚みを厚くすることができる。例えば、凹部（200）の深さが300μｍ程度である場合、金属層（13）の中央部と放熱部材（14）の中央面部（141a）との間に挟まれた半田（10）の部分の厚みが300μｍ程度になるように、半田（10）によって放熱部材（14）を金属層（13）に接合すると、金属層（13）の角部（13c,…,13c）に対応する半田（10）の部分の厚みは、600μｍ程度になる。
【００７４】
〔効果〕
以上のように、平面視において金属層（13）の角部（13c,…,13c）が凹部（200）の内部に配置されているので、金属層（13）の角部（13c,…,13c）に対応する半田（10）の部分の厚みを厚くすることができる。これにより、半田（10）の熱応力耐性を効果的に向上させることができる。
【００７５】
また、一対の凹条部（201,201）が放熱部材（14）の長さ方向に沿って接合面（141）の全長に亘って延びているので、長さ方向に直交する断面形状が一定になるように放熱部材（14）を構成することができる。そのため、放熱部材（14）を押出成型によって形成することができる。したがって、押出成型によって放熱部材（14）を容易に形成することができるので、放熱部材（14）の製造コストを低減することができる。
【００７６】
（実施形態２の変形例１）
図４ａおよび図４ｂのように、凹条部（201,201）の内側側面（212,212）は、底面（211,211）から放熱部材（14）の中央面部（141a）へ向けて傾斜するように構成されていても良い。
【００７７】
〔効果〕
以上のように構成することにより、凹条部（201,201）の内側側面（212,212）の付近に半田（10）の熱応力が集中することを緩和することができる。これにより、半田（10）の熱応力耐性をさらに向上させることができる。
【００７８】
（実施形態２の変形例２）
図５のように、凹部（200）は、凹枠部（202）によって構成されていても良い。凹枠部（202）は、平面視において凹枠部（202）の内部に金属層（13）の周縁が配置されるように、矩形枠状に形成されている。
【００７９】
ここでは、凹枠部（202）は、矩形枠状に形成された平坦な底面と、矩形筒状に形成された内側壁面および外側壁面とによって構成されている。凹枠部（202）の内側壁面は、凹枠部（202）の底面から垂直に延びて接合面（141）の中央面部（141a）に連結されている。凸枠部（102）の外側壁面は、凹枠部（202）の外側壁面は、凹枠部（202）の底面から垂直に延びて接合面（141）の外側面部（141b）に連結されている。ここでは、中央面部（141a）は、接合面（141）のうち凹枠部（202）に囲まれた領域のことであり、外側面部（141b）は、接合面（141）のうち凹枠部（202）によって中央面部（141a）から分断された領域のことである。また、凸枠部（102）の外側壁面のうち幅方向において互いに対向する一対の面（一対の外側側面）は、一対の凸条部（101,101）の内側側面とそれぞれ面一になっている。
【００８０】
〔効果〕
以上のように構成した場合も、金属層（13）の角部（13c,…,13c）に対応する半田（10）の部分の厚みを厚くすることができるので、半田（10）の熱応力耐性を効果的に向上させることができる。
【００８１】
（実施形態２の変形例３）
図６のように、凹枠部（202）の内側壁面は、凹枠部（202）の底面から放熱部材（14）の中央面部（141a）へ向けて傾斜するように構成されていても良い。
【００８２】
〔効果〕
以上のように構成した場合も、凹枠部（202）の内側壁面の付近に半田（10）の熱応力が集中することを緩和することができる。これにより、半田（10）の熱応力耐性をさらに向上させることができる。
【００８３】
（実施形態２の変形例４）
図７のように、凹部（200）は、４つの隅凹部（203,…,203）によって構成されていても良い。４つの隅凹部（203,…,203）は、平面視において金属層（13）の４つの角部（13c,…,13c）にそれぞれ重複するように形成されている。
【００８４】
ここでは、４つの隅凹部（203,…,203）は、接合面（141）の中央面部（141a）において金属層（13）の４つの角部（13c,…,13c）に対応する位置にそれぞれ形成されている。隅凹部（203）は、矩形状に形成された平坦な底面と、矩形筒状に形成された壁面とによって構成されている。隅凹部（203）の壁面は、隅凹部（203）の底面から垂直に延びて接合面（141）の中央面部（141a）および凸条部（101）の内側側面に連結されている。ここでは、中央面部（141a）は、一対の凸条部（101,101）の間に挟まれた領域のことである。また、隅凹部（203）の壁面のうち幅方向外側の面（外側側面）は、凸条部（101）の内側側面と面一となっている。
【００８５】
〔効果〕
以上のように構成した場合も、金属層（13）の角部（13c,…,13c）に対応する半田（10）の部分の厚みを厚くすることができるので、半田（10）の熱応力耐性を効果的に向上させることができる。
【００８６】
また、凹部（200）を４つの隅凹部（203,…,203）によって構成することにより、凹部（200）を一対の凹条部（201,201）または凹枠部（202）によって構成する場合よりも、凹部（200）の面積を削減することができる。これにより、凹部（200）に収容される半田（10）の量を削減することができるので、半田コストを低減することができる。
【００８７】
（実施形態２の変形例５）
図８のように、隅凹部（203）の壁面のうち幅方向内側の面（内側側面）および長さ方向内側の面（内側端面）は、隅凹部（203）の底面から放熱部材（14）の中央面部（141a）へ向けて傾斜するように構成されていても良い。
【００８８】
〔効果〕
以上のように構成した場合も、凹枠部（202）の内側側面および内側端面の付近に半田（10）の熱応力が集中することを緩和することができる。これにより、半田（10）の熱応力耐性をさらに向上させることができる。
【００８９】
（実施形態３）
図９ａおよび図９ｂは、実施形態３によるパワーモジュールの断面構成および平面構成をそれぞれ示している。このパワーモジュールでは、放熱部材（14）の放熱面（142）に、取り付け溝（300）が形成されている。その他の構成は、図１ａおよび図１ｂに示したパワーモジュールの構成と同様である。なお、図９ｂでは、放熱部材（14）のみを図示している。
【００９０】
〔取り付け溝〕
取り付け溝（300）は、冷却液配管（301）を取り付けることができるように構成されている。冷却液配管（301）は、冷却液を流通させるための配管である。ここでは、取り付け溝（300）は、放熱部材（14）の長さ方向に沿って、放熱部材（14）の放熱面（142）の全長に亘って（より具体的には、放熱部材（14）の一対の端面の一方から他方へ向けて）延びている。また、取り付け溝（300）の断面形状（長さ方向に直交する断面の形状）は、半円状に形成されている。
【００９１】
〔冷却液配管の取り付け〕
冷却液配管（301）は、放熱部材（14）の放熱面（142）に形成された取り付け溝（300）に嵌め込まれ、取り付け部材（302）に覆われている。取り付け部材（302）は、ボルト（303,303,…）によって放熱部材（14）の放熱面（142）に固定されている。
【００９２】
〔効果〕
以上のように、放熱部材（14）の放熱面（142）に取り付け溝（300）を形成することにより、放熱部材（14）の放熱面（142）に冷却液配管（301）を取り付けることができる。これにより、パワーモジュールの放熱性能を向上させることができる。
【００９３】
また、取り付け溝（300）が放熱部材（14）の長さ方向に沿って延びているので、長さ方向に直交する断面形状が一定になるように放熱部材（14）を構成することができる。そのため、押出成型によって放熱部材（14）を形成することができるので、放熱部材（14）の製造コストを低減することができる。
【００９４】
なお、取り付け溝（300）の断面形状（長さ方向に直交する断面の形状）は、半円状に限らず、他の形状（例えば、三角形状）に形成されていても良い。
【００９５】
（実施形態３の変形例）
図１０のように、取り付け溝（300）の代わりに、複数の放熱フィン（142a,142a,…）が、放熱部材（14）の放熱面（142）に形成されていても良い。このように構成した場合も、パワーモジュールの放熱性能を向上させることができる。
【００９６】
（実施形態４）
図１１ａおよび図１１ｂは、実施形態４によるパワーモジュールの断面構成および平面構成を示している。このパワーモジュールは、図１ａおよび図１ｂに示した構成に加えて、放熱グリス（401）と、ヒートシンク（402）とを備えている。なお、図１１ｂでは、回路部（12）の図示を省略している。
【００９７】
〔ヒートシンク〕
ヒートシンク（402）は、伝熱性材料（例えば、銅，銅合金，アルミニウム，アルミニウム合金など）によって構成されている。また、ヒートシンク（402）は、矩形状に形成されている。
【００９８】
以下の説明では、ヒートシンク（402）の一対の主面のうち一方の主面（より具体的には、放熱部材（14）に対向する主面）を「接合面（411）」と表記し、他方の主面を「放熱面（412）」と表記する。
【００９９】
ヒートシンク（402）の接合面（411）は、放熱グリス（401）を介して放熱部材（14）の放熱面（142）に取り付けられている。ここでは、ヒートシンク（402）は、ボルト（403,303,…）によって放熱部材（14）の放熱面（142）に固定されている。
【０１００】
ヒートシンク（402）の放熱面（412）には、取り付け溝（400）が形成されている。取り付け溝（400）は、冷却液配管（301）を取り付けることができるように構成されている。ここでは、取り付け溝（400）は、ヒートシンク（402）の長さ方向に沿って、ヒートシンク（302）の放熱面（412）の全長に亘って（より具体的には、ヒートシンク（402）の一対の端面の一方から他方へ向けて）延びている。また、取り付け溝（400）の断面形状（長さ方向に直交する断面の形状）は、半円状に形成されている。
【０１０１】
〔冷却液配管の取り付け〕
冷却液配管（301）は、ヒートシンク（402）の放熱面（412）に形成された取り付け溝（400）に嵌め込まれ、取り付け部材（302）に覆われている。取り付け部材（302）は、ボルト（303,303,…）によってヒートシンク（402）の放熱面（412）に固定されている。
【０１０２】
〔効果〕
以上のように、放熱部材（14）の放熱面（142）にヒートシンク（402）を取り付けることにより、パワーモジュールの放熱性能を向上させることができる。
【０１０３】
また、取り付け溝（400）がヒートシンク（402）の長さ方向に沿って延びているので、長さ方向に直交する断面形状が一定になるようにヒートシンク（402）を構成することができる。そのため、押出成型によってヒートシンク（402）を形成することができるので、ヒートシンク（402）の製造コストを低減することができる。
【０１０４】
なお、取り付け溝（400）の断面形状（長さ方向に直交する断面の形状）は、半円状に限らず、他の形状（例えば、三角形状）に形成されていても良い。
【０１０５】
（実施形態４の変形例）
図１２のように、取り付け溝（400）の代わりに、複数の放熱フィン（412a,412a,…）が、ヒートシンク（402）の放熱面（412）に形成されていても良い。このように構成した場合も、パワーモジュールの放熱性能を向上させることができる。
【０１０６】
（その他の実施形態）
なお、以上の実施形態を適宜組み合わせて実施しても良い。以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
以上説明したように、この発明は、空気調和機のインバータにおいて使用されるパワーモジュールなどとして有用である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０        半田
１１        絶縁基板
１１１      回路面（一方面）
１１２      放熱面（他方面）
１２        回路部
１２１      金属層
１２２      半田
１２３      パワー半導体素子
１２４      ボンディングワイヤ
１３        金属層
１４        放熱部材
１４１      接合面
１４２      放熱面
１００      凸部
１０１      凸条部
１０２      凸枠部
２００      凹部
２０１      凹条部
２０２      凹枠部
２０３      隅凹部
３００      取り付け溝
【図１】
0006019706.tif 000002
【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】
0006019706.tif 000008
【図８】
0006019706.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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