(57)【要約】【課題】温度センサの測定ポイントの位置が相当程度可変であり、且つ冷却能力は保持されているモジュール用放熱フィンを作成する。【解決手段】半導体モジュールの底部に配設された矩形状の金属ベース板の外側主面が当接する半導体モジュール取り付け面を有すると共に、前記金属ベース板の周縁の互いに対向する二辺夫々に沿って対応配設される複数の取り付けねじで前記電力用半導体モジュールと連結される半導体モジュール用放熱フィンを提供する。その放熱フィンにおいて、前記外側主面との当接時に前記二辺の夫々と直交する方向に、前記半導体モジュール取り付け面に沿い且つ前記半導体モジュール取り付け面に開口する複数の溝が形成され、それらの溝に、前記外側主面との対向部分の面が前記半導体モジュール取り付け面と同一平面となるように、温度センサ付き棒状アダプタを含む棒状アダプタが挿入されることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体モジュールの底部に配設された矩形状の金属ベース板の外側主面が当接する半導体モジュール取り付け面を有すると共に、前記金属ベース板の周縁の互いに対向する二辺夫々に沿って対応配設される複数の取り付けねじで前記電力用半導体モジュールと連結される半導体モジュール用放熱フィンにおいて、
前記外側主面との当接時に前記二辺の夫々と直交する方向に、前記半導体モジュール取り付け面に沿い且つ前記半導体モジュール取り付け面に開口する複数の溝が形成され、
それらの溝に、前記外側主面との対向部分の面が前記半導体モジュール取り付け面と同一平面となるように、温度センサ付き棒状アダプタを含む棒状アダプタが挿入されることを特徴とする、
半導体モジュール用放熱フィン。
【請求項２】
溝が半導体モジュール取り付け面の対向両端縁に至るように形成され、棒状アダプタの長さが前記溝の長さと等しくされたことを特徴とする、
請求項１に記載の半導体モジュール用放熱フィン。
【請求項３】
溝が半導体モジュール取り付け面の対向両端縁に至るように形成され、棒状アダプタの長さが前記溝の長さより短くされ、
その両端の前記両端縁からの距離が互いに等しくなるように、棒状アダプタが溝に挿入されることを特徴とする、
請求項１に記載の半導体モジュール用放熱フィン。
【請求項４】
溝が、半導体モジュール取り付け面の対向両端縁から、互いに対向し、互いに独立し、互いの長さが等しく、且つ長手方向の止り溝として形成され、
棒状アダプタが挿入されると、棒状アダプタの挿入先端が前記止り溝の止り部に当接することを特徴とする、
請求項１に記載の半導体モジュール用放熱フィン。
【請求項５】
前記二辺の夫々に沿って長手方向の対をなす貫通長孔が形成され、
よって、前記長手方向に沿って前記取り付けねじの位置が連続的に変わり得ることを特徴とする、
請求項１乃至請求項４のうちのいずれか一つに記載の半導体モジュール用フィン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モジュール型素子の冷却ないし放熱フィンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
モジュール型素子に備わる冷却ないし放熱フィンの実効性を確認するために、該放熱フィンに微小の温度センサを備え付けて評価作業を行うことがある。その温度センサを備え付けるために、該放熱フィンそのものに微小で細長い溝又は孔を形成する。
【０００３】
しかしながら、そうすると温度センサの測定ポイントは固定されてしまう。冷却（放熱）フィンの実効性に関して綿密に評価するためには、測定ポイントが少しでも数多く設定され得ることが望ましい。
【０００４】
たとえば、特許文献１においても、フィン付きヒートシンクに通し溝を設け、温度センサ、フレキシブルプリント板、中継コネクタとからなる構造を溝に埋め込み、集積回路のパッケージの温度を検出する装置を開示する。特許文献２及び特許文献３にも、同様の関連技術を開示する。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６０−１１６１５４号公報（第２図〜第５図）
【特許文献２】
特開昭６０−１１６１５３号公報
【特許文献３】
特開昭６２−２２６６４６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、温度センサの測定ポイントの位置が相当程度可変であり、且つ冷却能力は保持されているモジュール用放熱（冷却）フィンを作成することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するために為されたものである。本発明は、半導体モジュールの底部に配設された矩形状の金属ベース板の外側主面が当接する半導体モジュール取り付け面を有すると共に、前記金属ベース板の周縁の互いに対向する二辺夫々に沿って対応配設される複数の取り付けねじで前記電力用半導体モジュールと連結される半導体モジュール用放熱フィンに関するものである。その半導体モジュール用放熱フィンにおいて、
前記外側主面との当接時に前記二辺の夫々と直交する方向に、前記半導体モジュール取り付け面に沿い且つ前記半導体モジュール取り付け面に開口する複数の溝が形成され、
それらの溝に、前記外側主面との対向部分の面が前記半導体モジュール取り付け面と同一平面となるように、温度センサ付き棒状アダプタを含む棒状アダプタが挿入されることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下において、図面を参照しつつ本発明に係る好適な実施の形態を説明する。
【０００９】
実施の形態１．
図６にて、本発明の実施の形態１に係る放熱フィン２の斜視図を示す。図の放熱フィン２の上面では、モジュール６が金属ベース板８を介して４つのねじ１４により固定されている。それらねじ１４は、放熱フィン２に設定された貫通スリット１６内部の対向する２側壁に掘り切りされたねじ山に係合することによって、金属ベース板８を放熱フィン２に固定する。
【００１０】
貫通スリット１６は、放熱フィン２にて、長手方向に平行に且つ長手方向の縁辺の近くに形成されるのが好ましい。貫通スリット１６は上面下面を貫いており、上記のように貫通スリット１６の長手方向の側壁にはねじ山が形成されている（図９参照）。この側壁のねじ山は、ねじ１４を締めたい場所にねじ込むだけで、ねじ１４の取り付けが可能となるねじ山である。つまり、貫通スリット１６の長手方向にてねじ１４の取り付け位置を自由にして、モジュール６を取り付けることができる。
【００１１】
更に、放熱フィン２の上面には、貫通スリット１６に直交する方向にて多数の溝２０が形成されている。この多数の溝２０には、棒状アダプタ１０、又は温度センサ２６付き棒状アダプタ１０が、挿入・充填される。即ち、溝２０は、棒状アダプタ１０が挿入・充填して隙間が生じないように、且つ棒状アダプタ１０の上面と放熱フィン２の上面とが同一平面をなすように、形成されている。また、挿入された棒状アダプタ２０が放熱フィン２から容易に外れることが無いように、溝２０の側面、及び棒状アダプタ１０の側面には、切り欠きが形成されている。図７（１）は溝２０の垂直断面図を、図７（２）（３）は棒状アダプタ１０の斜視図であるが、いずれも上記「切り欠き」の存在を示す。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態１に係る放熱フィン２の上面図（平面図）である。該放熱フィン２の長手方向の縁辺の近くに貫通スリット１６が形成されている。更に、該貫通スリット１６に直交する方向に多数の溝２０が形成されている。実施の形態１では、溝２０は放熱フィン２の長手方向の縁辺から貫通スリット１６を越えて放熱フィン２の略中心線近傍にまで至る。それら溝２０に対して棒状アダプタ１０が挿入・充填される。
【００１３】
図２にて、図１の対比として従来技術の放熱フィン２’の上面図を示す。従来技術の放熱フィン２’には溝は形成されていない。４つのねじ穴１８は、モジュール６及び金属ベース板８をねじ１４により固定するためのものである。
【００１４】
ところで、金属ベース板８を挟んでねじ１４を貫通スリット１６に係合させるときは、金属ベース板８のねじ用孔の直下部分には貫通スリット１６のスリット部分が存在しなくてはならない。即ち、その部分においては、棒状アダプタ１０（の一部）が存在してスリットを塞いでいるということがあってはならない。従って、その部分には他の棒状アダプタ１０よりも長さの短い棒状アダプタ１０が使用され、よってスリットを開ける。
【００１５】
棒状アダプタ１０の中には、温度センサ挿入孔２２がアダプタ１０の長手方向に平行に形成されているものがある（図７（３））。図８は、温度センサ挿入孔２２が形成されている棒状アダプタ１０を示す。（１）は長手方向に直交する面での断面図、（２）は側面図、（３）は長手方向の断面図、及び（４）は（後述の）窓を通り長手方向に直交する面での断面図である。（１）（３）から明白なように、温度センサ挿入孔２２は棒状アダプタ１０の中心線に略沿って開けられる。
【００１６】
また、棒状アダプタ１０の側面には温度センサ挿入孔２２へ貫かれる窓２４が形成されることがある。この窓２４の設定には、概略２つの目的がある。第一に、温度センサ２６を貫通孔２２へ挿入するときに温度センサ２６の位置を確認し、更に温度センサ２６の設定位置の目安にするという目的である。第二に、実際の温度センサ２６設定時には窓２４から柔らかい充填部材２８を詰め込み、温度センサ２６の位置を固定するという目的である。充填材料２８は、熱耐久性、熱伝導性及び軟度を考慮すると、軟らかい金属、例えばインジウムであるのが好ましい。充填材料２８の詰め込みは、機械に拠っても、手作業に拠ってもよい。
【００１７】
かようにして形成された温度センサ付き棒状アダプタ１０は、放熱フィン２の多数の溝２０のうち、どこでも設置され得る。また、明白なことであるが、温度センサ２６は複数設置され得る。
【００１８】
従って、（１）温度センサ２６は、一つの棒状アダプタ１０において複数の窓２４のいずれでも設置され得るし、（２）棒状アダプタ１０は、一つの放熱フィン２において複数の溝２０のいずれでも設置され得ることから、放熱フィン２の略全面での温度測定が可能となる。
【００１９】
（ねじ山作成について）
次に、図１０及び図１１により貫通スリット１６内のねじ山作成の手順例の概略を示す。
【００２０】
（図１０（１））まず、固定された放熱フィン４の一つの貫通スリット１６の一方の端の上方に、ねじ切り３０をセットする。図１０（及び図１１）では、放熱フィン２及びねじ切り３０の側面図を示す。同図では、貫通スリット１６の左端の位置にねじ切り３０がセットされている。
【００２１】
（図１０（２））ねじ切り３０のドリル部（図示せず。）を縦方向（上→下）且つ横方向（左→右）に動かしながらねじ切り３０を回転させて、貫通スリット１６にねじ山を掘る。
【００２２】
（図１０（３））ねじ切り３０を貫通スリット１６の右端まで動作する。
【００２３】
（図１１（１）（２））貫通スリット１６の右端にて、ねじ切り３０を回転させながら縦方向に下から上へと動作させる。
【００２４】
（図１１（３））ねじ切り３０が貫通スリット１６を抜けたら、貫通スリット１６内のねじ山作成手順は終了する。
【００２５】
本発明の実施の形態１では、放熱フィン２に多数の溝２０が形成される。通常、溝２０が増えればその分モジュール６と接触しない部位が増えるためフィンの冷却能力が低下するが、本発明ではアダプタの作用により冷却能力の低下は極力押さえられる。その結果、製品であっても本発明の溝加工を施して、実稼動時の温度計測をすることも可能である。このことは、事故防止などに役立つ可能性を持っている。
【００２６】
また、実施の形態１では貫通スリット１６の存在により、温度センサ２６の付いた放熱フィン２を様々なサイズの半導体モジュール６に対して共利用することが可能になる。
【００２７】
更に、実施の形態１では棒状アダプタ１０の長さが比較的短い。よって、加工が容易であり、反りも少ないため溝２０への挿入も円滑に行い得る。棒状アダプタ１０への温度センサ２６の取り付けも容易である。
【００２８】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る放熱フィン２−（１）の上面図（平面図）である。本実施の形態２でも、長手方向の縁辺の近くに貫通スリット１６が形成されている。
【００２９】
実施の形態２では、多数の溝２０は一方の貫通スリット１６にのみ直交して形成されている。溝２０は、放熱フィン２の長手方向の一方の縁辺から貫通スリット１６を越えて放熱フィン２の略中心線を越えた辺りにまで至る。それら溝２０に対して棒状アダプタ１０が挿入・充填される。なお、図３では溝２０の本数を便宜上省略して描いている。
【００３０】
実施の形態２においても、金属ベース板８を挟んでねじ１４を貫通スリット１６に係合させるときは、金属ベース板８のねじ用孔の直下部分には貫通スリット１６のスリット部分が存在しなくてはならないから、その部分には他の棒状アダプタ１０よりも長さの短い棒状アダプタ１０が使用される。
【００３１】
棒状アダプタ１０の中には、温度センサ挿入孔２２がアダプタ１０の長手方向に平行に形成されているものがあり（図７（３））、その中には温度センサ２６が設定され得るのも、実施の形態１と同様である。
【００３２】
従って、実施の形態２においても、（１）温度センサ２６は、一つの棒状アダプタ１０において複数の窓２４のいずれでも設置され得るし、（２）棒状アダプタ１０は、一つの放熱フィン２において複数の溝２０のいずれでも設置され得ることから、放熱フィン２の略全面での温度測定が可能となる。
【００３３】
本発明の実施の形態２でも放熱フィン２に多数の溝２０が形成されるが、アダプタの作用により冷却能力の低下は極力押さえられる。その結果、製品であっても本発明の溝加工を施して、実稼動時の温度計測をすることも可能である。このことは、事故防止などに役立つ可能性を持っている。
【００３４】
また、実施の形態２でも貫通スリット１６の存在により、温度センサ２６の付いた放熱フィン２を様々なサイズの半導体モジュール６に対して共利用することが可能になる。
【００３５】
実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３に係る放熱フィン２−（２）の上面図（平面図）である。本実施の形態３でも、長手方向の縁辺の近くに貫通スリット１６が形成されている。
【００３６】
実施の形態３では、多数の溝２０の各々が、両方の貫通スリット１６に直交するように形成されている。溝２０は、放熱フィン２の長手方向の一方の縁辺から一方の貫通スリット１６を越えて放熱フィン２の中心線を跨ぎ他方の貫通スリット１６を越えて他方の縁辺にまで至る。それら溝２０に対して比較的長い棒状アダプタ１０が挿入・充填される。なお、図４でも溝２０の本数を便宜上省略して描いている。
【００３７】
実施の形態３においても、金属ベース板８を挟んでねじ１４を貫通スリット１６に係合させるときは、金属ベース板８のねじ用孔の直下部分には貫通スリット１６のスリット部分が存在しなくてはならないから、その部分には他の棒状アダプタ１０よりも長さの短い棒状アダプタ１０が使用される。
【００３８】
棒状アダプタ１０の中には、温度センサ挿入孔２２がアダプタ１０の長手方向に平行に形成されているものがあり（図７（３））、その中には温度センサ２６が設定され得るのも、実施の形態１及び実施の形態２と同様である。
【００３９】
従って、実施の形態３においても、（１）温度センサ２６は、一つの棒状アダプタ１０において複数の窓２４のいずれでも設置され得るし、（２）棒状アダプタ１０は、一つの放熱フィン２において複数の溝２０のいずれでも設置され得ることから、放熱フィン２の略全面での温度測定が可能となる。
【００４０】
本発明の実施の形態３でも放熱フィン２に多数の溝２０が形成されるが、アダプタの作用により冷却能力の低下は極力押さえられる。その結果、製品であっても本発明の溝加工を施して、実稼動時の温度計測をすることも可能である。このことは、事故防止などに役立つ可能性を持っている。
【００４１】
また、実施の形態３でも貫通スリット１６の存在により、温度センサ２６の付いた放熱フィン２を様々なサイズの半導体モジュール６に対して共利用することが可能になる。
【００４２】
更に、実施の形態３では、棒状アダプタ１０の溝への挿入位置決めが容易であり、組み立て上極めて至便である。
【００４３】
実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４に係る放熱フィン２−（３）の上面図（平面図）である。本実施の形態４でも、長手方向の縁辺の近くに貫通スリット１６が形成されている。
【００４４】
実施の形態４でも、多数の溝２０の各々が、両方の貫通スリット１６に直交するように形成されている。溝２０は、放熱フィン２の長手方向の一方の縁辺から一方の貫通スリット１６を越えて放熱フィン２の中心線を跨ぎ他方の貫通スリット１６を越えて他方の縁辺にまで至る。
【００４５】
それら溝２０に対して比較的長い棒状アダプタ１０が挿入・充填されるが、実施の形態４での棒状アダプタ１０は溝２０の全長よりもやや短くされている。すると設置時に棒状アダプタ１０の端部は、放熱フィン２の縁辺よりも内側に存在することになる。そうすると、端部が外部から触られることがなく、アダプタが不必要に移動するということが無くなる。
【００４６】
なお、図５でも溝２０の本数を便宜上省略して描いている。
【００４７】
実施の形態４においても、金属ベース板８を挟んでねじ１４を貫通スリット１６に係合させるときは、金属ベース板８のねじ用孔の直下部分には貫通スリット１６のスリット部分が存在しなくてはならないから、その部分には他の棒状アダプタ１０よりも長さの短い棒状アダプタ１０が使用される。
【００４８】
棒状アダプタ１０の中には、温度センサ挿入孔２２がアダプタ１０の長手方向に平行に形成されているものがあり（図７（３））、その中には温度センサ２６が設定され得るのも、実施の形態１、実施の形態２及び実施の形態３と同様である。
【００４９】
従って、実施の形態４においても、（１）温度センサ２６は、一つの棒状アダプタ１０において複数の窓２４のいずれでも設置され得るし、（２）棒状アダプタ１０は、一つの放熱フィン２において複数の溝２０のいずれでも設置され得ることから、放熱フィン２の略全面での温度測定が可能となる。
【００５０】
本発明の実施の形態４でも放熱フィン２に多数の溝２０が形成されるが、アダプタの作用により冷却能力の低下は極力押さえられる。その結果、製品であっても本発明の溝加工を施して、実稼動時の温度計測をすることも可能である。このことは、事故防止などに役立つ可能性を持っている。
【００５１】
また、実施の形態４でも貫通スリット１６の存在により、温度センサ２６の付いた放熱フィン２を様々なサイズの半導体モジュール６に対して共利用することが可能になる。
【００５２】
更に、棒状アダプタ１０が放熱フィン２の縁辺より相当内側に設置されるため、棒状アダプタ１０の溝２０内での不可抗力による移動が抑制され得る。よって、温度センサ２６の検出位置が確実に保持され、更に放熱フィン２全体の放熱特性のばらつきが小さくなり得る。
【００５３】
【発明の効果】
本発明を利用することにより、以下のような効果が奏される。
【００５４】
放熱フィンに多数の溝が形成されるが、アダプタの作用により冷却能力の低下は極力押さえられる。さらに、温度計測を綿密に行える。
【００５５】
また、貫通スリットの存在により、温度センサを備える放熱フィンを様々なサイズの半導体モジュールに対して共利用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る放熱フィンの上面図である。
【図２】従来技術の放熱フィンの上面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る放熱フィンの上面図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係る放熱フィンの上面図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る放熱フィンの上面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る放熱フィンの斜視図である。
【図７】（１）溝垂直断面図と、（２）（３）棒状アダプタの斜視図である。
【図８】温度センサ挿入孔が形成されている棒状アダプタを示す。（１）は長手方向に直交する面での断面図、（２）は側面図、（３）は長手方向の断面図、及び（４）は窓を通り長手方向に直交する面での断面図である。
【図９】貫通スリットの長手方向の側壁に形成されるねじ山の模式図である。
【図１０】貫通スリット内のねじ山作成の手順例の概略を示す（１）。
【図１１】貫通スリット内のねじ山作成の手順例の概略を示す（２）。
【符号の説明】
２  放熱フィン、  １０  棒状アダプタ、  １２  温度センサ導線、  １４  ねじ、  １６  貫通スリット、  ２０  溝、  ２２  温度センサ挿入孔、  ２４窓、  ２６  温度センサ、  ２８  充填材料。
【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】
2004214485.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004214485.tif 000011
【図１０】
2004214485.tif 000012
【図１１】
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