(57)【要約】【課題】半導体チップからの発熱で、半導体チップ、基板、及び放熱材等の間の熱膨張差により発生する接合面の剥離やクラックを防止できると共に、構成を簡単にでき、製造工程を簡略化でき、製品コストを低減できるパワーモジュールを提供する。【解決手段】パワーモジュール１は、半導体チップ２と、この半導体チップからの電流を絶縁する絶縁材３と、半導体チップ２の発熱を放熱する放熱材４と、絶縁材３と放熱材４との熱膨張差による熱応力を緩衝するための緩衝材５と、を少なくとも備え、緩衝材５は、その基材５ａの少なくとも一方の表面に金属板材５ｂが接合されたクラッド材である。緩衝材５は、一方の金属板材５ｃの表面に放熱材として、金属製のフィン４が接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、該半導体チップからの電流を絶縁する絶縁材と、前記半導体チップの発熱を放熱する放熱材と、前記絶縁材と前記放熱材との熱膨張差による熱応力を緩衝するための緩衝材と、を少なくとも備えたパワーモジュールであって、
前記緩衝材は、該緩衝材の基材の少なくとも一方の表面に金属板材が接合されたクラッド材であることを特徴とするパワーモジュール。
【請求項２】
前記緩衝材は、一方の前記金属板材の表面に前記放熱材として、金属製のフィンが接合されていることを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール。
【請求項３】
前記絶縁材は、該絶縁材の基材の少なくとも一方の表面に金属板材が接合されたクラッド材であることを特徴とする請求項１又は２に記載のパワーモジュール。
【請求項４】
前記緩衝材の前記基材は、金属材料と非金属材料を複合した複合材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパワーモジュール。
【請求項５】
前記金属板材はアルミニウムまたは銅を主材とした材料であり、前記緩衝材の基材は前記金属材料として前記金属板材の材料又はそれらを主成分とする合金材料と、前記非金属材料としてセラミックス又はカーボンと、を複合した複合材であることを特徴とする請求項４に記載のパワーモジュール。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のパワーモジュールを備えた車両用インバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド車等の電力用の半導体装置を用いたパワーモジュールに係り、特に、発熱体である半導体チップとヒートシンク等の放熱材との間の熱伝導を良好にできるパワーモジュールと、このパワーモジュールを備えた車両用インバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のパワーモジュールとして、図６に示されるパワーモジュール４１は、半導体チップ４２を絶縁状態に設置する絶縁基板４３と、半導体チップ４２からの発熱を放熱する放熱体４４と、ヒートシンク４５とを備えて構成される。そして、半導体チップ４２は、絶縁基板４３の上面に形成されたＮｉめっきアルミ板等の導体４３ａに、高温用の第１はんだ４６で接合固定されており、絶縁基板４３は、窒化アルミ等のセラミックス系絶縁材料から形成されている。絶縁基板４３の下面に形成されたＮｉめっきアルミ板等の導体４３ｂと放熱体４４とは、中温用の第２はんだ４７により固定されている。また、放熱体４４とヒートシンク４５とは、シリコングリス４８又は低温用の第３はんだ４９等で接合され、冷却器を形成している。ヒートシンク４５には複数のフィン４５ａが形成されている。
【０００３】
また、この種のパワーモジュール等の半導体装置は、半導体チップを搭載したセラミックス基板と、ヒートシンクとしての冷却体とを備えており、セラミックス基板を冷却体の端面に接合しいる。また、セラミックス基板は、セラミックス板の両面に銅箔を貼り合わせており、セラミックス基板と冷却体とは、金属の接合材でろう付けされている。該金属の接合材がＳｎを主成分とする合金、Ａｌを主成分とする合金のいずれかである。さらに、セラミックス基板と冷却体とは、応力緩和材を介挿した拡散接合もしくは接合材を介して貼り合わること、により接合されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２７５１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記の図６に示されるパワーモジュール４１は、作動時に半導体チップ４２から発熱する。半導体チップの熱膨張係数は一般的に約３ｐｐｍであり、絶縁基板（ＤＢＡ）の熱膨張係数は約４．３ｐｐｍであり、アルミニウムのヒートシンク４５の熱膨張係数は約２５ｐｐｍであるため、直付けすると高温時には、これら部材の熱膨張差により熱応力が接合部に発生する。その結果、接合材の破壊（クラック等）、あるいは接合界面の破壊（せん断破壊）が生じることになる。そこで、熱膨張差を緩和するため、絶縁基板４３とヒートシンク４４との間に低熱膨張の放熱体４４（約７．２ｐｐｍ）を配置して、マッチングさせている。このため、パワーモジュールは多層構造となり、その全体の熱抵抗が高くなると共に、構成の複雑化に伴い製造工程が複雑となり、製品コストが高くなっている。
【０００６】
前記特許文献１に記載の半導体装置は、金属の接合材がＳｎを主成分とする合金、または、Ａｌを主成分とする合金からなるセラミックス基板を冷却体の端面に直付けで接合している。しかし、前記接合材の接合強度は、前記熱応力に対しては十分とは言えず、さらに、近年の半導体チップの高性能化よる発熱温度の高温化により、接合面にはこれまで以上の熱応力が発生し、接合面の剥離やクラックが発生するおそれがあった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、半導体チップからの発熱で、半導体チップと基板との熱膨張差、基板と放熱材の熱膨張差により発生する接合面の剥離やクラックを防止できるパワーモジュールと、このパワーモジュールを用いた車両用インバータを提供することにある。また、構成を簡単にでき、製造工程を簡略化でき、製品コストを低減できるパワーモジュールと、このパワーモジュールを用いた車両用インバータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成すべく、本発明に係るパワーモジュールは、半導体チップと、該半導体チップからの電流を絶縁する絶縁材と、半導体チップの発熱を放熱する放熱材と、絶縁材と放熱材との熱膨張差による熱応力を緩衝するための緩衝材と、を少なくとも備え、緩衝材は、該緩衝材の基材の少なくとも一方の表面に金属板材が接合されたクラッド材であることを特徴としている。
【０００９】
ここで、本発明にいう「クラッド材」とは、ベースとなる基材の表面に金属板材が圧接されている材料をいい、該材料は、基材と金属板材とは双方を構成する原子が他方の部材（基材と金属板材）に拡散し接合されている。よって、このような材料は、高温状態に晒された場合であっても、基材と金属板材との界面に作用する熱膨張差起因の熱応力を緩和することができ、両者の接合状態の安定化を図ることができる。このようなクラッド材は、例えば、基材と金属板材を重ねて厚さ方向に圧延することにより、製造することが可能である。該圧延により、基材と金属板材との表面は原子間距離のオーダーまで接近し、基材と金属板材の双方の原子が拡散し、基材と金属板材とが接合される。この結果、基材と金属板材との接合状態が、温度変化にかかわらず安定する。
【００１０】
前記のごとく構成された本発明のパワーモジュールは、半導体チップに電流が印加され、半導体チップが発熱すると、発生した熱は絶縁材を通して放熱材に伝導されて放熱される。その際、半導体チップを搭載し半導体チップからの電流を絶縁する絶縁材と、放熱材との熱膨張差による熱応力を緩衝材が緩衝する。そして、この緩衝材は、その基材の少なくとも一方の表面に金属板材が接合されたクラッド材であり、接合が強固で安定しているため、接合面の剥離やクラック等の発生を抑えることができる。また、このようにしてクラッド材を用いることにより、パワーモジュールの構成を簡略化することが可能となり、製造が容易に行なえる。
【００１１】
また、本発明に係るパワーモジュールの好ましい具体的な態様としては、前記緩衝材は、一方の金属板材の表面に放熱材として、金属製のフィンが接合されていることを特徴としている。このように構成されたパワーモジュールは、緩衝材の基材の少なくとも一方の表面に接合された金属板材の表面に、放熱材として金属製のフィンが接合され、緩衝材とフィンとが、パワーモジュールの冷却器の働きをする。よって、従来のようなヒートシンク天板と放熱材（緩衝材）の構造を、緩衝材であるクラッド材が担うので、パワーモジュールの構造が単純化される。さらに、このフィンは、はんだ付けで接合できるため接合が容易に行なえ、ダイキャスト等によりヒートシンク天板と一体構造として製造する必要がないので、より安価にパワーモジュールを製造することができる。
【００１２】
さらに、本発明に係るパワーモジュールの好ましい具体的な他の態様としては、前記絶縁材は、該絶縁材の基材の少なくとも一方の表面に金属板材が接合されたクラッド材であることを特徴としている。このように構成されたパワーモジュールでは、絶縁材の基材の少なくとも一方の表面に接合された金属板材に、ろう付けで半導体チップ又は前記緩衝材を接合することができる。この結果、接合が容易に行なえ、接合状態が強固で安定し熱伝導が良好で放熱効率を高めることができる。
【００１３】
また、前記緩衝材の前記基材は、金属材料と非金属材料を複合した複合材であることが好ましい。このように構成されたパワーモジュールでは、緩衝材の基材が金属材料と非金属材料を複合した複合材であり、該複合材からなる緩衝材は、絶縁基板の熱膨張率と放熱材の熱膨張率との中間の熱膨張率となるように設定でき、熱膨張時の応力緩和が効率良く行なえる。
【００１４】
そして、前記金属板材はアルミニウムまたは銅を主材とした材料であり、緩衝材の基材は金属材料として金属板材の材料又はそれらを主成分とする合金材料と、非鉄金属としてセラミックス又はカーボンと、を複合した複合材であること好ましい。この構成によれば、金属板材を構成する金属と緩衝材の基材に含まれる金属板材とを同種の金属にしたので、緩衝材の基材と金属板材との接合が強固となり、剥離やクラック発生を防止できる。また、複合材の非金属材料としてセラミックスまたはカーボンを使用したので、該非鉄金属材料の含有量を調整することにより、緩衝材の熱膨張性を要求に合わせて設定することができる。
【００１５】
本発明に係る車両用インバータは、前記したいずれかのパワーモジュールを備えていることを特徴としている。このように構成された車両用インバータは、パワーモジュールの半導体チップからの発熱は絶縁材を通して放熱材に伝導されて放熱されるが、絶縁材と、放熱材との熱膨張差による熱応力を緩衝材が緩衝し、緩衝材がクラッド材であるため、接合面の剥離やクラック等の発生を抑えることができる。そして、本発明に係るパワーモジュールは、構成が簡素化されているため、車両用インバータの小型化を図ることができ、さらには、車両用インバータの製造が容易に行なえる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のパワーモジュール、及び車両用インバータは、半導体チップからの発熱で、半導体チップ、絶縁材、及び放熱材等の間の熱膨張差により発生する接合面の剥離やクラックを防止することができる。また、パワーモジュール、及び車両用インバータの構成を簡単にでき、製造工程を簡略化でき、製品コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るパワーモジュールの第１の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るパワーモジュールの断面図である。
【００１８】
図１において、パワーモジュール１は、半導体チップ２と、この半導体チップを設置しており、半導体チップからの電流を絶縁する絶縁材としての絶縁基板３と、半導体チップ２の発熱を放熱する放熱材であるフィン４と、絶縁基板３とフィン４との熱膨張差による熱応力を緩衝するための緩衝材５と、を少なくとも備えている。
【００１９】
半導体チップ２は作動時にはバッテリ等の電源から電流が供給され、高出力時には例えば２５０℃程度の高温状態となる。半導体チップ２は絶縁基板３の基材３ａの上面に接合された金属板材３ｂ上に、はんだ層６により固定される。このはんだ層６は、半導体チップ２が高出力型で、高温条件が厳しい場合には高融点のはんだを用いることが好ましい。絶縁基板３は半導体チップ２からの電流を絶縁する機能と、半導体チップ２から発生される熱を伝導する機能を有しており、例えばセラミックス等の絶縁材から形成され、下面にも金属板材３ｃが接合されたクラッド材で構成されている。
【００２０】
緩衝材５は低熱膨張材から形成された基材５ａの少なくとも一面に金属板材５ｂが接合されたクラッド材であり、本実施形態では他方の面にも金属板材５ｃが接合されている。そして、緩衝材５は、一面の金属板材５ｂと、絶縁基板３の下面に形成された金属板材３ｃとの間に、はんだ層７が形成され、はんだ付けで接合されている。
【００２１】
緩衝材５の基材５ａは低熱膨張材として、例えば金属材料と非金属材料を複合した複合材から形成されている。金属材料としてはＡｌ、Ｃｕ、Ｓｉを含む安価な金属材料が用いられ、熱伝導率は１００Ｗ／ｍＫ〜４００Ｗ／ｍＫ程度の材料が用いられ、板厚は０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度に設定される。非金属材料としてはＳｉＣや、ＡｌＮ等のセラミックス複合材料、又はカーボン複合材料が用いられ、熱伝導率は１００Ｗ／ｍＫ〜４００Ｗ／ｍＫ程度であり、熱膨張率は３ｐｐｍ〜１２ｐｐｍ程度であり、板厚は０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度に設定される。これらの材料を用いて形成された緩衝材５は、低コストで形成することができる。
【００２２】
緩衝材５の下方に接合された金属板材５ｃには、放熱材を構成する金属製のフィン４が、はんだ付けや、ろう付けで接合されており、緩衝材５とフィン４とからパワーモジュールの冷却器を構成する。フィン４は半導体チップ２で発熱された熱が絶縁基板３、緩衝材５を通して伝導され、ここで大気中、あるいは冷却液中に放熱させる機能を有する。フィン４は熱伝導率の高い銅系の薄板材料から形成することが好ましく、単純な熱圧着、ろう付け（活性金属法）、拡散接合等により接合されている。フィンの熱伝導率は１００Ｗ／ｍＫ〜４００Ｗ／ｍＫ程度が好ましく、板厚は０．２ｍｍ〜１．０ｍｍ程度が好ましい。
【００２３】
前記の如く構成された本実施形態のパワーモジュール１の動作について以下に説明する。パワーモジュール１の半導体チップ２に電流が供給され定格の作動状態となると、半導体チップ２は発熱し、その熱ははんだ層６を通して絶縁基板３に伝導される。半導体チップ２が発熱すると、半導体チップ２は熱膨張し、例えばその高出力時には、その温度が２５０℃程度の温度範囲に達する。
【００２４】
半導体チップ２から発生された熱は絶縁基板３に伝導されたあと、はんだ層７を通して緩衝材５に伝導され、さらにフィン４に伝導され、フィン４から放熱される。絶縁基板３はクラッド材であり、基材３ａの上下面には金属板材３ｂ，３ｃが圧接され、この金属板材３ｂを介して半導体チップ２と接合されているため、半導体チップ２と絶縁基板３との接合面に剥離やクラック等が発生することはない。
【００２５】
また、緩衝材５もクラッド材であり、基材５ａの上下面には金属板材５ｂ，５ｃが圧接され、この金属板材を介して絶縁基板３とフィン８とが接合されているため、絶縁基板３、緩衝材５、及びフィン４の接合面に剥離やクラック等が発生することはない。さらに、緩衝材５とフィン４との間にはシリコングリスがなく、熱抵抗を小さくでき、放熱効率を高めることができる。そして、このパワーモジュール１は、緩衝材５とフィン４とからパワーモジュールの冷却器を構成するので構成が簡単であり、製造が容易であるためコスト低減を達成できる。
【００２６】
本発明の第１の実施形態の変更例を図２に基づき詳細に説明する。図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明に係るパワーモジュールの他の実施形態の断面図である。なお、この実施形態は前記した実施形態に対し、放熱材の構成が異なっていることを特徴とする。そして、他の実質的に同等の構成については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２７】
図２（ａ）に示されるパワーモジュール１Ａは、半導体チップ２、絶縁基板３、及び緩衝材５が前記の実施形態と同様に配列されている。絶縁基板３はクラッド材で、基材３ａの両面に接合された金属板材３ｂ、３ｃを備え、緩衝材５はクラッド材で基材５ａの両面に接合された金属板材５ｂ、５ｃを備える。半導体チップ２と絶縁基板３の基材３ａ上の金属板材３ｂとははんだ層６で接合され、絶縁基板３の基材３ａ上の金属板材３ｃと緩衝材５の金属板材５ｂとははんだ層７で接合され、緩衝材５の下方の金属板材５ｃに、放熱材として金属薄板を湾曲形成したフィン４Ａが接合されている。
【００２８】
このように構成されたパワーモジュール１Ａでは、半導体チップ２から発生された熱は、はんだ層６を通して絶縁基板３に伝導され、さらに、はんだ層７を通して緩衝材５に伝達され、フィン４Ａから放熱される。そして、熱が伝導される経路である絶縁基板３、緩衝材５、及びフィン４Ａは、クラッド材である絶縁基板３の金属板材３ｂ、３ｃと、クラッド材である緩衝材５の金属板材５ｂ、５ｃを介して接合されているため、接合面での剥離やクラック等の発生は防止される。
【００２９】
また、金属薄板から形成されたフィン４Ａを、クラッド材を用いた緩衝材５に接合する構成としたことによりフィンの接合性が向上し、フィンのピッチを狭くすることができるため放熱性を向上させることが可能となる。さらに、ダイキャストやブロック材の放熱材を用いたものと比較して安価に製造することができ、パワーモジュールのコストダウンを可能とする。
【００３０】
図２（ｂ）に示されるパワーモジュール１Ｂは、半導体チップ２、絶縁基板３、及び緩衝材５が前記の実施形態と同様に配列されている。絶縁基板３はクラッド材で、基材３ａの両面に接合された金属板材３ｂ、３ｃを備え、緩衝材５はクラッド材で基材５ａの両面に接合された金属板材５ｂ、５ｃを備える。半導体チップ２と絶縁基板３の基材３ａ上の金属板材３ｂとははんだ層６で接合され、絶縁基板３の基材３ａ上の金属板材３ｃと緩衝材５の金属板材５ｂとははんだ層７で接合され、緩衝材５の下方の金属板材５ｃに、放熱材として金属薄板を折り曲げて屈曲形成したフィン４Ｂが接合されている。
【００３１】
このように構成されたパワーモジュール１Ｂでは、半導体チップ２から発生された熱は、はんだ層６を通して絶縁基板３に伝導され、さらに、はんだ層７を通して緩衝材５に伝達され、フィン４Ｂから放熱される。そして、熱が伝導される経路である絶縁基板３、緩衝材５、及びフィン４Ｂは、前記の実施形態と同様に、クラッド材である絶縁基板３の金属板材３ｂ、３ｃと、クラッド材である緩衝材５の金属板材５ｂ、５ｃを介して接合されているため、接合面での剥離やクラック等の発生は防止される。
【００３２】
また、金属薄板から形成されたフィン４Ｂを、クラッド材を用いた緩衝材５に接合する構成としたことによりフィンの接合性が向上し、フィンのピッチを狭くすることができるため放熱性を向上させることが可能となる。さらに、ダイキャストやブロック材の放熱材を用いたものと比較して安価に製造することができ、パワーモジュールのコストダウンを可能とする。
【００３３】
本発明の第２の実施形態を図３に基づき詳細に説明する。図３は本発明に係るパワーモジュールの第２の実施形態の断面図である。なお、この実施形態は前記した実施形態に対し、緩衝材と放熱材の構成が異なっている。
【００３４】
この実施形態のパワーモジュール１１は、半導体チップ１２と絶縁基板１３とが、前記の実施形態と同様に配列され、半導体チップ１２と絶縁基板１３の基材１３ａ上の金属板材１３ｂとが、はんだ層１４で接合されている。そして、絶縁基板１３と緩衝材１５との間に、アルミ等の金属で形成された放熱材１６が配置されている。
【００３５】
絶縁基板１３は、前記の実施形態と同様にクラッド材で構成され、その基材１３ａの上面の金属板材１３ｂと、半導体チップ１２がはんだ層１４で接合され、下面の金属板材１３ｃと、放熱材１６がはんだ層１７で接合されている。緩衝材１５は前記の実施形態と同様にクラッド材で構成され、その基材１５ａの上面の金属板材１５ｂと、放熱材１６がはんだ層１８で接合されている。そして、緩衝材１５の基材１５ａの下面に圧接された金属板材１５ｃに、放熱材として金属薄板を屈曲形成したフィン１９が接合されている。本実施形態では、放熱材１６、緩衝材１５、及びフィン１９により、半導体チップ１２からの発熱を放熱する冷却器が構成されている。
【００３６】
このように構成されたパワーモジュール１１では、半導体チップ１２から発生された熱は、はんだ層１４を通して絶縁基板１３に伝導され、はんだ層１７を通して放熱材１６に伝導され、さらに、はんだ層１８を通して緩衝材１５に伝達され、フィン１９から放熱される。そして、熱が伝導される経路である半導体チップ１２、絶縁基板１３、放熱材１６、緩衝材１５、及びフィン１９は、クラッド材である絶縁基板１３の金属板材１３ｂ、１３ｃと、クラッド材である緩衝材１５の金属板材１５ｂ、１５ｃを介して、それぞれ接合されているため、接合面での剥離やクラック等の発生は防止される。また、シリコングリスを使用していないため熱抵抗を小さくでき、放熱効率を高めることができる。
【００３７】
本発明の第３の実施形態を図４に基づき詳細に説明する。図４は本発明に係るパワーモジュールの第３の実施形態の断面図である。なお、この実施形態は前記した実施形態に対し、絶縁基板と緩衝材の構成が異なっている。
【００３８】
この実施形態のパワーモジュール２１は、半導体チップ２２と、この半導体チップを設置する基板２３とを備えており、基板２３に半導体チップ２２がはんだ層２４で接合されている。はんだ層２４を形成するはんだは、高融点はんだが好ましい。基板２３は半導体チップ２２からの電流を絶縁する絶縁基板２５と、半導体チップ２２の発熱を放熱する放熱基板２６とが積層され、ろう付けにより接合されている。基板２３の上面、下面には、それぞれ金属板材２７，２８が圧接されており、基板２３は両面に金属板材２７，２８を備えるクラッド材となっている。そして、基板２３の上面の金属板材２７にはんだ層２４を介して半導体チップ２２が接合され、基板２３の下面の金属板材２８にフィン２９が接合されている。
【００３９】
この実施形態においては、半導体チップ２２からの発熱は、はんだ層２４と基板２３の金属板材２７とを通して絶縁基板２５と放熱基板２６に伝導され、金属板材２８を通してフィン２９に伝導され、放熱される。熱を伝導する基板２３は両面に金属板材２７，２８が圧接されたクラッド材であり、このクラッド材の金属板材２７，２８を介して半導体チップ２２とフィン２９が接合されているため、接合面の剥離やクラックの発生が防止される。また、この実施形態では、構成が極めて簡単となり、薄型構造を達成できると共に、大幅なコストダウンを達成できる。
【００４０】
つぎに、本発明のパワーモジュールを備えた車両用インバータの一実施形態について図５を参照して説明する。図５において、この実施形態の車両用インバータ３０は、エンジンとモータとを使用するハイブリッド車や、電気自動車等で使用され、直流を交流に変換し、例えば誘導電動機等の交流負荷に電力を供給する電力変換装置である。車両用インバータ３０は、最小限の構成として前記の実施形態のパワーモジュール１，１Ａ，１Ｂ，１１，２１、及び大容量コンデンサ３１等を備えて構成される。そして、車両用インバータ３０にバッテリ等の直流電源３２が接続され、車両用インバータ３０からのＵＶＷの三相交流出力は例えば誘導電動機３３に供給され、この誘導電動機を駆動させる。なお、車両用インバータ３０は図示した例に限られるものでなく、インバータとしての機能を有するものであれは、どのような形態でもよい。
【００４１】
このように構成された車両用インバータ３０は、例えば図１のパワーモジュール１の半導体チップ２が作動中に高温状態になると、半導体チップから発生した熱は、はんだ層６を通して半導体チップ２を設置している絶縁基板３に伝導され、さらに、はんだ層７を通して緩衝材５に伝導され、放熱材であるフィン４から放熱される。そして、絶縁基板３、及び緩衝材５はクラッド材であり、半導体チップ２、絶縁基板３、緩衝材５、及びフィン４は、絶縁基板３の上下に圧接された金属板材３ｂ，３ｃと、緩衝材５の上下に圧接された金属板材５ｂ，５ｃを介して、はんだ層により接合されるため接合状態が強固で安定し、接合面における熱膨張差に起因する熱応力を緩和し、剥離やクラック等の発生を防止できる。また、パワーモジュールの構成が簡略化されたことにより、車両用インバータ３０を小型化することもできる。
【００４２】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、放熱材と緩衝材との連結ははんだを用いる構成を示したが、ろう材等の接合材や、熱伝導の良好な接着剤等を用いて連結してもよい。
【００４３】
また、放熱材を構成するフィンの形状は、前記の波板状や、のこぎり状に限らず、矩形波状等、適宜の形状に変更してもよい。そして、放熱効率を高める上で、表面積を増大できる形状が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の活用例として、このパワーモジュールを用いて電気設備等の電力用のパワーモジュールの用途や、電力供給装置の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係るパワーモジュールの第１の実施形態の断面図。
【図２】（ａ）は図１のパワーモジュールの放熱材を変更した断面図、（ｂ）は、さらに放熱材を変更した断面図。
【図３】本発明に係るパワーモジュールの第２の実施形態の断面図。
【図４】本発明に係るパワーモジュールの第３の実施形態の断面図。
【図５】本発明に係るパワーモジュールを備えた車両用インバータの一実施形態の要部構成図。
【図６】従来のパワーモジュールの断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１，１Ａ，１Ｂ，１１，２１：パワーモジュール、２，１２，２２：半導体チップ、３，１３：絶縁基板（絶縁材、クラッド材）、３ａ，１３ａ：絶縁基板の基材、３ｂ，３ｃ，１３ｂ，１３ｃ：金属板材、４，４Ａ，４Ｂ：フィン（放熱材）、５，１５：緩衝材（クラッド材）、５ａ，１５ａ：緩衝材の基材、５ｂ，５ｃ，１５ｂ，１５ｃ：金属板材、６，１４，２４：はんだ層（高融点はんだ）、７，１７，１８：はんだ層、１９，２９：フィン（放熱材）、２５：絶縁基板（絶縁材）、２６：放熱基板（放熱材）、２７，２８：金属板材、３０：車両用インバータ
【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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