(57)【要約】【課題】半導体チップ等の電子部品の熱を効率よく放熱することができるとともに、温度サイクルなどの作用による熱変形を受けても長期にわたって安定した性能を発揮することができるパワーモジュール用基板及びパワーモジュールを提供する。【解決手段】絶縁基板２の一方の面に回路層６が形成されるとともに、他方の面に放熱層７が形成されてなり、該放熱層７の表面がヒートシンク５に接合されるパワーモジュール用基板３であって、前記放熱層７は、前記表面に開口する複数のスリット１７が形成され、これらスリット１７の線状開口１７ａがその長さ方向に直交する方向に相互に間隔をおいて列をなすように平行に形成されている。【選択図】図１
2008135511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の一方の面に回路層が形成されるとともに、他方の面に放熱層が形成されてなり、該放熱層の表面がヒートシンクに接合されるパワーモジュール用基板であって、
前記放熱層は、前記表面に開口する複数のスリットが形成され、これらスリットの線状開口がその長さ方向に直交する方向に相互に間隔をおいて列をなすように平行に形成されていることを特徴とするパワーモジュール用基板。
【請求項２】
前記複数のスリットは、その配列方向の中央部のスリットから両端位置のスリットにかけて漸次深く形成されていることを特徴とする請求項１記載のパワーモジュール用基板。
【請求項３】
前記複数のスリットの相互間隔は、その配列方向の中央部のスリットから両端位置のスリットにかけて漸次狭く形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のパワーモジュール用基板。
【請求項４】
放熱層の前記表面に、前記スリットの線状開口に直交する開口を有し、該スリットよりも深さが小さいか又は相互間隔が広い複数の第２スリットが形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のパワーモジュール用基板。
【請求項５】
前記スリットは、その長さ方向の一方の端部のみが放熱層の側面まで延びて該側面に開放した開放端部とされているとともに、列をなすスリットの各開放端部が放熱層の両側面に交互に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のパワーモジュール用基板。
【請求項６】
絶縁基板の一方の面に回路層が形成されるとともに、他方の面に放熱層が形成され、該放熱層の表面に軟質材からなる緩衝層が接合されてなり、該緩衝層の表面にヒートシンクが接合される緩衝層付パワーモジュール用基板であって、
前記緩衝層は、前記表面に開口する複数のスリットが形成され、これらスリットの線状開口がその長さ方向に直交する方向に相互に間隔をおいて列をなすように平行に形成されていることを特徴とする緩衝層付パワーモジュール用基板。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載のパワーモジュール用基板と、該パワーモジュール用基板の前記回路層上に搭載された電子部品とを備えることを特徴とするパワーモジュール。
【請求項８】
請求項６記載の緩衝層付パワーモジュール用基板と、そのパワーモジュール用基板の前記回路層上に搭載された電子部品とを備えることを特徴とするパワーモジュール。
【請求項９】
前記パワーモジュール用基板の放熱層の表面にヒートシンクがハンダ付けまたはロウ付けされてなり、該ヒートシンクは、放熱層における前記スリットの線状開口に直交する方向のフィンが複数形成されていることを特徴とする請求項７に記載のパワーモジュール。
【請求項１０】
前記緩衝層付パワーモジュール用基板の緩衝層の表面にヒートシンクがハンダ付けまたはロウ付けされてなり、該ヒートシンクは、緩衝層における前記スリットの線状開口に直交する方向のフィンが複数形成されていることを特徴とする請求項８に記載のパワーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大電流、高電圧を制御する半導体装置に用いられるパワーモジュール用基板及びパワーモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のパワーモジュールとして、セラミックスからなる絶縁基板の一方の面に回路層が形成されるとともに、この回路層の上に半導体チップがハンダ付けされ、絶縁基板の他方の面に放熱層が形成され、この放熱層にヒートシンクが接合された構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この種のパワーモジュールは、放熱層がヒートスプレッダとして機能し、半導体チップで発生した熱をヒートシンクに効率よく放散させることが可能となる。
【特許文献１】特開平８−２６４６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年では、パワーモジュールの高出力化に伴い、該パワーモジュールを構成する各構成要素同士の高い接合信頼性が要求されるようになっている。特に、絶縁基板とヒートシンクとの間の熱膨張係数差が大きいことから、接合工程や、実使用時に作用する温度サイクルによる熱変形によって、絶縁基板と放熱層との間、並びに放熱層とヒートシンクとの間に剥離や亀裂が生じない設計が要求される。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、半導体チップ等の電子部品の熱を効率よく放熱することができるとともに、温度サイクルなどの作用による熱変形を受けても長期にわたって安定した性能を発揮することができるパワーモジュール用基板及び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】
【０００５】
本発明のパワーモジュール用基板は、絶縁基板の一方の面に回路層が形成されるとともに、他方の面に放熱層が形成されてなり、該放熱層の表面がヒートシンクに接合されるパワーモジュール用基板であって、前記放熱層は、前記表面に開口する複数のスリットが形成され、これらスリットの線状開口がその長さ方向に直交する方向に相互に間隔をおいて列をなすように平行に形成されていることを特徴とする。
【０００６】
このパワーモジュール用基板では、ヒートシンクに接合される放熱層の表面にスリットを形成したことにより、このスリットの間の部分がスリットの配列方向に向けて変形し易くなっている。このため、放熱層の表面付近にスリットの線状開口の配列方向に外力が作用した場合に、該スリットの間の部分が変形することによって外力を吸収することが可能になる。したがって、このスリットを有する表面にヒートシンクを接合することにより、該スリットの線状開口の配列方向へのヒートシンクの熱変形に追従し易くなる。
【０００７】
また、本発明のパワーモジュール用基板において、前記複数のスリットは、その配列方向の中央部のスリットから両端位置のスリットにかけて漸次深く形成されている構成とするとよい。
すなわち、放熱層に複数のスリットが形成されると、これらスリットの深さ方向に沿う熱伝導は円滑になされるが、配列方向に沿う熱伝導はスリットにより遮断される。このため、配列方向の中央部のスリットの深さを小さくしておくことにより、この中央部はヒートスプレッダとしての機能を有効に発揮させることができる。
【０００８】
また、本発明のパワーモジュール用基板において、前記複数のスリットの相互間隔は、その配列方向の中央部のスリットから両端位置のスリットにかけて漸次狭く形成されている構成としてもよく、このような構成とすることにより、スリットの配列方向の中央部におけるヒートスプレッダとしての機能を有効に発揮させることができる。
【０００９】
また、本発明のパワーモジュール用基板において、放熱層の前記表面に、前記スリットの線状開口に直交する開口を有し、該スリットよりも深さが小さいか又は相互間隔が広い複数の第２スリットが形成されている構成としてもよい。
放熱層に接合されるヒートシンクの熱変形の程度に方向性があって、一方向に大きい場合でも、これと直交する他の方向にも熱変形は生じる場合があり、これを第２スリットによって吸収することができる。
【００１０】
さらに、本発明のパワーモジュール用基板において、前記スリットは、その長さ方向の一方の端部のみが放熱層の側面まで延びて該側面に開放した開放端部とされているとともに、列をなすスリットの各開放端部が放熱層の両側面に交互に配置されている構成としてもよい。
すなわち、放熱層の両側面間にわたってスリットを形成すると、放熱層の表面がスリットによって複数に分断されることになるため、放熱層の厚さに対してスリットを深くすると、強度を損なうおそれがあるが、本発明のように放熱層の側面でのスリットの開放を一方の側面のみとし、これを交互に配置する構成とすることにより、スリットの間を分断することなく連続状態とすることができ、強度の低下を抑制することができる。
【００１１】
そして、以上のような構成のパワーモジュール用基板の前記回路層上に電子部品を搭載することによりパワーモジュールとされ、また、このパワーモジュールの放熱層の表面にヒートシンクをハンダ付けまたはロウ付けして使用される。
【００１２】
このヒートシンクは、複数のフィンが相互に平行に形成されているものであると、そのフィンの長さ方向の剛性は高く、これと直交する方向には剛性が低いという特性を有している。このため、このヒートシンクにパワーモジュール用基板を接合した場合、熱サイクルによる変形力が、フィンの長さに直交する方向にはヒートシンク自身が変形し易いことから、ある程度吸収することができるが、フィンの長さ方向にはその変形力が接合界面に直接的に伝わって、その界面にクラックを生じさせる原因となり易い。これを本発明のように放熱層におけるスリットの線状開口に直交する方向にフィンを配置して接合する構成とすることにより、フィンの長さ方向に沿う熱変形が、放熱層に対してはスリットの間の部分がスリットの配列方向に向けて変形する方向となるので、その熱変形を有効に吸収することができるのである。
【００１３】
なお、放熱層にスリットを形成することに代えて、スリットを有しない放熱層に軟質材からなる緩衝層を接合し、該緩衝層にスリットを形成して、この緩衝層をヒートシンクに接合する構成としてもよく、緩衝層の応力緩衝作用も相まって、さらに有効に熱変形を吸収することができる。緩衝層としては、ヒートシンクよりも軟質材が適用されるのはもちろん、放熱層よりも軟質であるとより好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明のパワーモジュール用基板及びパワーモジュールによれば、放熱層を介してヒートシンクに電子部品の熱を効率よく放熱することができるとともに、温度サイクルなどの作用による熱変形を受けても放熱層のスリットの部分で緩和することができるので、長期にわたって安定した性能を発揮することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るパワーモジュール用基板及びパワーモジュールの実施形態を図面に基づいて説明する。
図1から図4は第1実施形態のパワーモジュールを示している。この実施形態におけるパワーモジュール１は、セラミックス等からなる絶縁基板2を有するパワーモジュール用基板3と、該パワーモジュール用基板３の表面に搭載された半導体チップ等の電子部品４と、パワーモジュール用基板３の裏面に接合されたヒートシンク５とから構成されている。
【００１６】
パワーモジュール用基板３は、絶縁基板２の表面側に回路層６が形成されるとともに、裏面側に放熱層７が形成された構成である。
また、絶縁基板２は、例えばＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４等の窒化物系セラミックス、若しくはＡｌ２Ｏ３等の酸化物系セラミックスにより形成され、回路層６は、純Ａｌ若しくはＡｌ合金により形成され、放熱層７は、純度９９．０ｗｔ％以上の純Ａｌにより形成されている。この場合、絶縁基板２は平面視四角形状に形成され、放熱層７は、絶縁基板２よりも若干小さいが、同様に平面視四角形状に形成されている。
【００１７】
また、これら絶縁基板２、回路層６、放熱層７の相互間は、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｇｅ系、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｍｎ系等のろう材によって接合され、放熱層７とヒートシンク５との間は、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｇｅ系、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｍｎ系等のろう材によって接合される。回路層６と電子部品４との間は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｚｎ−Ａｌ系若しくはＰｂ−Ｓｎ系等のはんだ材によって接合される。図中符号１０がその接合層を示す。なお、放熱層７とヒートシンク５との間は、前記ろう材による接合の他、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｚｎ−Ａｌ系若しくはＰｂ−Ｓｎ系等のはんだ材によって接合してもよい。
【００１８】
前記ヒートシンク５は、Ａｌ合金の押し出し成形によって、パワーモジュール用基板３に接合される平板状の天板部１５と、該天板部１５における接合面とは反対の面に立設された多数のフィン１６とが一体に形成された構成とされている。天板部１５は、パワーモジュール用基板３の放熱層７より大きい四角形状の平面形状を有しており、各フィン１６は、天板部１５の両側辺間にわたる長さの帯板状に形成され、その長さ方向と直交する方向に等間隔で相互に平行に並べられている。
【００１９】
一方、このヒートシンク５が接合される放熱層７の接合表面には、複数本のスリット１７が形成されている。これらスリット１７は、平面視四角形の放熱層７の両側辺間にわたって直線状に形成されるとともに、幅が例えば０．２ｍｍ、深さが放熱層の厚さの例えば１／３以上で、１ｍｍ〜１．５ｍｍのピッチで相互に平行に形成されている。
そして、この放熱層７とヒートシンク５とは、ヒートシンク５のフィン１６の長さ方向と放熱層７のスリット１７の線状開口１７ａの長さ方向とが直交するように接合されている。
【００２０】
このように構成されたパワーモジュール１を製造する場合、まず、パワーモジュール用基板３を製造した後、そのパワーモジュール基板３にヒートシンク５を接合することにより、行われる。
このパワーモジュール用基板３を製造する場合は、まず、絶縁基板２の表面にろう材箔を介して回路層６を配置するとともに、絶縁基板２の裏面にろう材箔を介して放熱層７を配置する。
そして、これら積層体を不活性雰囲気、還元雰囲気又は真空雰囲気において積層方向に加圧した状態で加熱し、ろう材箔を溶融させることによって絶縁基板２の表面に回路層６、裏面に放熱層７を接合して、パワーモジュール用基板３を製造する。
【００２１】
このようにして製造したパワーモジュール用基板３の回路層６にはんだ材を介在させて電子部品４を接合するとともに、放熱層７にはんだ材又はろう材を介在させてヒートシンク５を接合することにより、パワーモジュール１が構成される。このヒートシンク５を接合する場合、前述したように、ヒートシンク５のフィン１６の長さ方向と放熱層７のスリット１７の線状開口１７ａとを直交させた状態として接合する。
【００２２】
このようにして製造されたパワーモジュール１に熱サイクルが作用すると、ヒートシンク５とパワーモジュール用基板３の絶縁基板２との熱膨張係数差により、その間の放熱層７に熱変形力が作用する。このとき、ヒートシンク５は、フィン１６が形成されていることから、そのフィン１６の長さ方向の剛性は高く、これと直交する方向には剛性は低い状態となっており、このため、このヒートシンク５の熱膨張に伴う放熱層７との接合界面の歪は、フィン１６の長さ方向に直交する方向にはヒートシンク５自身がフィン１６の間を広げながら変形することによってある程度吸収し得るので、主としてフィン１６の長さ方向に沿う変形力が接合界面から放熱７に伝わる。ところが、この放熱層７の接合界面にはフィン１６の長さ方向に直交する方向にスリット１７が形成され、このスリット１７の間の部分が変形し易い状態となっているため、前記熱膨張に伴う歪は、放熱層７におけるスリット１７の間の部分を図４の鎖線で示すように撓ませる方向に作用することになり、ヒートシンク５の熱膨張に追従するようにスリット１７の間で変形して吸収することができる。したがって、熱膨張に伴う歪を絶縁基板２への接合界面に伝わることが抑制され、その界面でのクラック等の発生を防止することができる。
【００２３】
図５は本発明の第２実施形態のパワーモジュールを示している。以下の各実施形態において、第１実施形態と同様な構成要素には同一符号を付して説明の一部を簡略化する。
この第２実施形態のパワーモジュール２１において、パワーモジュール用基板２２の放熱層２３に、ヒートシンク５のフィン１６の長さ方向に直交するようにスリット２４の線状開口２４ａが形成されている点は、前記第１実施形態のパワーモジュール１と同様であるが、これらスリット２４は、その配列方向の中央部のスリット２４（図５では２４Ａ）が最も浅く形成され、該中央部のスリット２４から両端位置のスリット２４（図５では２４Ｂ）にかけて漸次深く形成されている。
【００２４】
このように構成されたパワーモジュール２１は、第１実施形態のパワーモジュール１と同様に、ヒートシンク５の熱変形をスリット２４の間の部分で変形しながら吸収して、絶縁基板２への伝達を抑制することができるものである。
ところで、放熱層は、本来、電子部品４で発生した熱をヒートシンク５に伝える際に面方向に拡散させるヒートスプレッダとしての役目を担うものであるが、スリットが形成されていると、そのスリットの深さ方向の熱伝導は円滑になされるが、スリットの配列方向が放熱層の面方向となるため、その面方向に沿う熱伝導がスリットの部分で遮断されることになる。この場合、電子部品４はパワーモジュールの中央付近に配置されることが多く、放熱層には中央付近で多くの熱が伝わる。
【００２５】
この実施形態の場合、スリット２４の配列方向の中央部においては図５の２４Ａで示すようにスリット２４が浅く形成されていることから、放熱層２３の金属部分が分断されることなく大きな容積を占めており、したがって、この中央部分において熱は図５の矢印で示すように面方向に速やかに伝わりながら各スリット２４の間を通ってヒートシンク５に流れることになり、ヒートスプレッダとしての機能を有効に発揮させることができる。
なお、図５に示す例では、スリット２４の配列方向の中央部から両端方向に漸次スリット２４の深さが深くなるように形成したが、段階的に深くなるように形成してもよい。
【００２６】
また、図６は本発明の第３実施形態のパワーモジュールを示している。
この第３実施形態のパワーモジュール３１では、第１実施形態の場合と同じように、パワーモジュール用基板３２の放熱層３３に、ヒートシンク５のフィン１６の長さ方向に直交するようにスリット１７の線状開口１７ａが形成されているが、そのスリット１７は、深さはすべて同じであるが、その間隔が、配列方向の中央部が最も広く形成され、該中央部のスリット１７から両端位置のスリット１７にかけて漸次狭く形成されている。
すなわち、前記第２実施形態においては、スリットの配列方向中央部の金属部分の容積を大きくするためにスリットの深さを中央部で浅く形成したが、この第３実施形態では、スリット１７の間隔を広くすることにより、スリット１７に分断されることなく連続した金属部分の容積を大きくして、その部分に放熱層３２の面方向への熱伝導を生じさせ、ヒートスプレッダとしての機能を有効に発揮させたものである。
【００２７】
図7は本発明の第４実施形態のパワーモジュールを示している。
この第４実施形態のパワーモジュール４１は、放熱層のスリットに関して、前記第２実施形態のパワーモジュール２１と第３実施形態のパワーモジュール３１とを組み合わせたような形態とされている。すなわち、この第４実施形態におけるパワーモジュール基板４２においては、放熱層４３のスリット４４は、その配列方向の中央部のスリット４４（図７では４４Ａ）が最も浅く形成され、該中央部のスリット４４から両端位置のスリット４４（図７では４４Ｂ）にかけて漸次深く形成されるとともに、これらスリット４４の間隔が、配列方向の中央部が最も広く形成され、該中央部のスリット４４から両端位置のスリット４４にかけて漸次狭く形成されている。スリット４４の線状開口は符号４４ａとする。
この第４実施形態のパワーモジュール４１においても、放熱層４３は、スリット４４の配列方向中央部の金属部分の容積を大きくなり、ヒートスプレッダとしての機能を有効に発揮させることができる。
【００２８】
図８及び図９は本発明の第５実施形態のパワーモジュールを示している。
この第５実施形態のパワーモジュール５１は、パワーモジュール用基板５２の放熱層５３に、第１実施形態のパワーモジュール１において形成されていたスリットと同じ形態のスリット（これを第１スリットという）１７と、このスリット１７に直交する方向の第２スリット５４とが形成されたものである。この場合、第２スリット５４は、第１スリット１７よりも浅く形成されている。
この第５実施形態のパワーモジュール５１においては、放熱層５３の第１スリット１７の線状開口１７ａはヒートシンク５のフィン１６の長さ方向に直交して配置され、第２スリット５４の線状開口５４ａはフィン１６の長さ方向に沿って配置されることになる。
【００２９】
すなわち、この実施形態においては、ヒートシンク５のフィン１６の長さ方向に直交する方向の熱膨張に対しても放熱層５３の第２スリット５４間の部分が変形することによって吸収することができるものである。この場合、ヒートシンク５は、フィン１６の長さ方向だけでなく、これと直交する方向にも熱膨張するのであり、前述したようにフィン１６の長さ方向に直交する方向の熱膨張に対しては、その方向の剛性が比較的小さいために自身で変形しながら、ある程度吸収することができ、したがって、前記第２スリット５４は第１スリット１７に比べて浅くても必要十分な緩和作用を生じさせることができるのである。
【００３０】
なお、この第２スリット５４は、第５実施形態のように第１スリット１７よりも浅くする構成としてもよいが、図１０に示す第６実施形態のように、第２スリット５４（又はその線状開口５４ａ）の相互間隔を第１スリット１７（又はその線状開口１７ａ）の相互間隔よりも広く配列させる構成としてもよい。この場合は、第２スリット５４の深さは第１スリット１７と同じでもよいし、若干深く形成してもよい。また、これら深さと相互間隔とを組み合わせ、第２スリット５４を第１スリット１７よりも浅く形成し、相互間隔も広く形成する構成等も可能であり、フィン１６の長さ方向に比べて小さい直交方向の熱変形を吸収できる程度であればよい。
【００３１】
図１１は本発明の第７実施形態のパワーモジュールを示している。
この第７実施形態のパワーモジュール７１においては、パワーモジュール用基板７２の放熱層７３のスリット７４は、その配列方向の中央部のスリット７４（図１１では７４Ａ）は放熱層７３の面に対して直交して形成されているが、この中央部のスリット７４から配列方向の両端位置のスリット７４（図１１では７４Ｂ）にかけて漸次角度を大きくするように傾斜させられ、かつその傾斜角度によってスリット７４の奥部を放熱層７３の中央に向けるように構成されている。
したがって、この第７実施形態のパワーモジュール７１では、放熱層７３の中央部から拡散する熱の拡散方向にほぼ沿うようにスリット７４が形成されることになり、円滑に熱伝導させることができる。
【００３２】
この第７実施形態では、スリット７４は放熱層７３に斜めに形成されているが、放熱層７３表面におけるスリット７４の線状開口７４ａは、ヒートシンク５のフィン１６の長さ方向に対して直交する方向に延びる直線状をなし、かつフィン１６の長さ方向（つまり、線状開口７４ａの長さ方向に直交する方向）に列をなして配置されている。本発明においては、この放熱層表面におけるスリットの線状開口が、その長さ方向に直交する方向に相互間隔をおいて列をなすように平行に形成されていれば、スリット全体としては斜め等の配置であるものも含むものである。
【００３３】
また、図１２の第８実施形態のパワーモジュール８１に示すように、パワーモジュール用基板８２における放熱層８３のスリットを長いスリット１７と短いスリット８４との二種類とし、これらを配列方向に沿って交互に配置した構成としてもよく、電子部品４で発生する熱の大きさ等に応じてスリットを適宜の長さに設定すればよい。この図１２の場合、各スリット１７、８４の線状開口１７ａ、８４ａはフィン１６に直交する方向に相互に平行に形成される。
【００３４】
一方、図１３は本発明の第９実施形態のパワーモジュールを示している。
今まで説明してきた第８実施形態までのパワーモジュールにおいては、放熱層のスリットが放熱層の両側辺にまで達する長さに形成されていたが、この第９実施形態のパワーモジュール（全体構造は図示略）では、放熱層９１のスリット９２（図１３は放熱層の表面を示しているのでスリット９２の線状開口９２ａでもある）は、その長さ方向の一方の端部９３のみが放熱層９１の側面まで延びて開口し、他方の端部９４は放熱層９１の表面の途中に設けられ、放熱層９１の側面との間に間隔を開けて配置されている。このスリット９２の前記一方の端部９３を開放端部、他方の端部９４を閉鎖端部と称する。そして、この開放端部９３と閉鎖端部９４とを１本ずつ左右交互に配置することにより、列をなすスリット９２の各開放端部９３が放熱層９１の両側面に交互に配置されている。放熱層９１の一側面で視ると、列をなすスリット９２の相互間隔に対して倍の間隔で開放端部９３が配置されることになる。
【００３５】
このような構成としたのは、放熱層の両側面間にわたってスリットを形成し、その両端部とも放熱層の側面に開放した開放端部とすると、放熱層の表面がスリットによって複数に分断されることになるため、放熱層の厚さに対してスリットを深くすると、強度を損なうおそれがある。これに対して、この実施形態のように、放熱層９１の側面でのスリット９２の開放を一方の側面のみとし、その開放端部９３を１本ずつ交互に配置する構成とすることにより、各スリット９２の間を分断することなく連続状態とすることができる。したがって、放熱層９１全体の強度の低下を抑制することができ、この放熱層９１を金属板の打ち抜き等によって形成する場合の取扱い性を向上させることができる。
【００３６】
なお、この第９実施形態において、さらに第５実施形態等のように第２スリットを設ける場合、第１スリットのみに左右交互に閉鎖端部を形成してもよいが、第２スリットも同様に左右交互に閉鎖端部を形成してもよい。
【００３７】
また、図１４は本発明の第１０実施形態のパワーモジュールを示している。
このパワーモジュール１０１は、パワーモジュール基板１０２に緩衝層１０３が形成され、この緩衝層１０３がヒートシンク５に接合された構成とされており、その緩衝層１０３にスリット１７が形成されている。
緩衝層１０３は、厚さが０．１ｍｍから５ｍｍ程度の純度９９．０ｗｔ％以上、好ましくは９９．９９ｗｔ％以上の純Ａｌにより形成され、ヒートシンク５とパワーモジュール用基板１０２との間の熱応力の発生を緩和させようとするものであり、パワーモジュール基板１０２の放熱層７にろう材やはんだ材によって接合されるとともに、反対面がヒートシンク５に同様にろう材やはんだ材によって接合され、このヒートシンク５との接合面に線状開口１７ａを開口させた状態にスリット１７が形成されている。
【００３８】
この場合、スリット１７の形状、配置等については、第１実施形態と同様な例を図示したが、それ以外の第９実施形態までのいずれをも適用することができる。そして、この緩衝層付パワーモジュール基板１０２を使用したパワーモジュール１０１は、スリット１７によってヒートシンク５の熱変形に追従して応力緩和することができるとともに、緩衝層１０３自身の応力緩和作用も加わって、より安定した性能を維持することができるものである。
このパワーモジュール１０１を製造する場合は、パワーモジュール基板１０２を製造しておいて、その放熱層７に緩衝層１０３を接合し、この緩衝層１０３にヒートシンク５を接合することによって行われるが、緩衝層１０３の接合とヒートシンク５の接合とは同時に行ってもよいし、別々の工程で行ってもよい。
【００３９】
なお、本発明においては、スリットの線状開口とフィンの長さ方向とが直交するとしているが、必ずしも正確に９０°であることまでを要求されるものではない。その他、本発明の具体的な構成に関しては、前記実施形態のものに限られることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、ヒートシンクは押し出し成形によって製造することとしたが、天板部や筒状の枠体等に別体のフィンを接合する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態におけるパワーモジュールを示す全体縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿って放熱層表面を示す矢視平面図である。
【図４】図１のパワーモジュールにおける放熱層のスリット部分の拡大図である。
【図５】本発明の第２実施形態におけるパワーモジュールを示す全体縦断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態におけるパワーモジュールを示す全体縦断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態におけるパワーモジュールを示す全体縦断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態におけるパワーモジュールを示す全体縦断面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ線に沿って放熱層表面を示す矢視平面図である。
【図１０】本発明の第６実施形態におけるパワーモジュールの放熱層表面を示す図９同様の平面図である。
【図１１】本発明の第７実施形態におけるパワーモジュールを示す全体縦断面図である。
【図１２】本発明の第８実施形態におけるパワーモジュールを示す全体縦断面図である。
【図１３】本発明の第９実施形態におけるパワーモジュールの放熱層表面を示す図９同様の平面図である。
【図１４】本発明の第１０実施形態におけるパワーモジュールを示す全体縦断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１・２１・３１・４１・５１・７１・８１・１０１…パワーモジュール、２…絶縁基板、３・２２・３２・４２・５２・７２・８２・１０２…パワーモジュール用基板、４…電子部品、５…ヒートシンク、６…回路層、７・２３・３３・４３・５３・７３・８３・９１…放熱層、１０…接合層、１５…天板部、１６…フィン、１７・２４・４４・５４・７４・８４・９２…スリット、１７ａ・２４ａ・４４ａ・５４ａ・７４ａ・８４ａ・９２ａ…線状開口、９３…開放端部、９４…閉鎖端部、１０３…緩衝層
【図１】
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【図２】
2008135511.tif 000004
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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