(57)【要約】【課題】非絶縁型の半導体パワーモジュールのヒートシンクへの取り付け作業を簡単にすることである。【解決手段】最初に、絶縁シート２１をヒートシンク１３の上面に貼り付ける。次に、絶縁シート２１で囲まれる内周面に、熱伝導性と絶縁性を有するシリコン系の接着剤１２を塗布する。パワーモジュール１１を接着剤１２の上に載せ、約１４０度の雰囲気で加熱して接着剤１２を硬化させる。これにより、パワーモジュール１１とヒートシンク１３を一定の間隔を保った状態で接着剤１２で固定できる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンクの上面に所定の厚さの部材を載せた状態で、前記ヒートシンクの上面かつ前記部材で囲まれる内周面に熱伝導性と絶縁性を有する接着剤を塗布し、
前記接着剤の上に半導体パワーモジュールを載せ、前記接着剤を硬化させて前記半導体パワーモジュールを所定の間隔を保った状態で前記ヒートシンクに固定する半導体パワーモジュールの取り付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体パワーモジュールのヒートシンクへの取り付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非絶縁型の半導体パワーモジュール（以下、パワーモジュールという）をヒートシンクに固定する方法として、従来、図４に示すような取り付け方法が用いられている。
【０００３】
図４に示すパワーモジュール４１のケースの左右には、ネジ４２を取り付けるための穴を有する段部４１ａが設けられている。
パワーモジュール４１をヒートシンク４３に固定するときには、ヒートシンク４３の上面及びパワーモジュール４１の底面に熱伝導性のよい絶縁シートを挟んでパワーモジュール４１をネジ４２を用いてヒートシンク４３に固定する。
【０００４】
この取り付け方法は、パワーモジュール４１をネジ４２でヒートシンク４３に固定する作業が必要なことと、パワーモジュール４１側にネジ止めするための段部４１ａを設ける必要があるので、パワーモジュール４１の外形寸法が大きくなるという問題点があった。
【０００５】
また、特開２００２ー３２５４６７号公報（特許文献１）には、絶縁シートとシリコングリースの塗布を不要とし、パワーモジュールの外部電極端子と冷却フィン（ヒートシンク）間の絶縁を確保できるようにするパワーモジュールの取り付け構造が開示されている。
【０００６】
特許文献１記載の発明は、複数のパワーモジュールを外壁で囲み、冷却フィンとパワーモジュールの取り付け面との間に空隙を設け、外壁の内部にシリコンゲルを充填することで、パワーモジュールの外部電極端子と冷却フィンとの間の絶縁距離を確保している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３２５４６７号公報（図１，図２、要約の解決手段、段落００１８）
【０００８】
【特許文献２】
特開２００３−２３２８０号公報（図６）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１記載の発明は、パワーモジュールに内蔵される半導体スイッチング素子とパワーモジュールの取り付け面とが絶縁されている絶縁型のパワーモジュールに関するものである。
【００１０】
特許文献１記載の発明は、パワーモジュールの取り付け表面と冷却フィンとの間に空隙を設けることが必要だが、その空隙は、冷却フィンの取り付けネジ穴部を含む周辺部が冷却フィン面に対して少し突出する構造となっていることにより生じている（特許文献１の段落００１１）。つまり、パワーモジュールの取り付け面の一部が絶縁されている絶縁型のパワーモジュールでなければ、この取り付け方法を適用することができない。
【００１１】
本発明の課題は、非絶縁型の半導体パワーモジュールのヒートシンクへの取り付け作業を簡単にすることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体パワーモジュールの取り付け方法は、ヒートシンクの上面に所定の厚さの部材を載せ状態で、前記ヒートシンクの上面に熱伝導性と絶縁性を有する接着剤を塗布し、前記接着剤の上に半導体パワーモジュールを載せ、前記接着剤を硬化させ前記半導体パワーモジュールを所定の間隔を保った状態で前記ヒートシンクに固定する。
【００１３】
この発明によれば、半導体パワーモジュールをネジを使用せずにヒートシンクに取り付けることができるので組立の作業工数を削減できる。また、半導体パワーモジュールにネジ止めするための部分を設ける必要がないので半導体パワーモジュールを小型化できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態のパワーモジュールの取り付け構造を示す図である。
パワーモジュール１１は１または複数の半導体素子を内蔵しており、フィン付きのヒートシンク１３上に、熱伝導性と絶縁性を有するシリコン系の接着剤１２により接着されている。シリコン系の接着剤１２の厚さは、パワーモジュール１１のドレイン（あるいは、コレクタ）電極に印加される電圧に対する絶縁距離を確保できるような厚さに設定している。
【００１５】
次に、接着剤１２を使用してパワーモジュール１１をヒートシンク１３に固定するときの作業手順を説明する。
図２は、絶縁シート２１を用いて接着剤１２を塗布する本発明の第１の実施の形態の説明図である。
【００１６】
第１の実施の形態は、図２（Ｂ）に示すような絶縁シート２１をシリコン系の接着剤１２の厚さを確保するための部材として用いる。
絶縁シート２１は、パワーモジュール１１に印加される電圧に対する絶縁距離を確保できる程度の厚さ（例えば、ｔ＝０．１〜０．３ｍｍ）を有し、一方または両方の面に粘着剤が塗布されている。
【００１７】
最初に、絶縁シート２１をヒートシンク１３の上面に貼り付ける。次に、絶縁シート２１で囲まれる内周面に、熱伝導性と絶縁性を有するシリコン系の接着剤１２を塗布する。
絶縁シート２１は、図２（Ｂ）に示すように、パワーモジュール１１の外形寸法に合わせた大きさで口の字状の形状をしているので、パワーモジュール１１の外形寸法より少し内側の領域に接着剤１２を塗布することができる。
【００１８】
次に、パワーモジュール１１を接着剤１２の上に載せ、約１４０度の雰囲気で加熱して接着剤１２を硬化させる。
図２（Ａ）は、絶縁シート２１の内周部に接着剤１２を塗布し、その上にパワーモジュール１１を載せて接着した状態を示す側面図である。
【００１９】
この第１の実施の形態の取り付け方法によれば、絶縁シート２１の内周部にシリコン系の接着剤１２を塗布することで、パワーモジュール１１の重さ（別途、おもりの治具を用いてもよい）で接着剤２１が圧縮され、接着剤２１が硬化する過程で接着剤の厚さ、つまりパワーモジュール１１の放熱面（図２（Ａ）のパワーモジュール１１の下面）とヒートシンク１３の上面との間の距離が所望の絶縁距離より小さくなるのを防止できる。また、接着剤１２によりパワーモジュールをヒートシンク１３に固定することができるのでネジ止めの作業が不要となる。さらに、パワーモジュール１１にネジで固定するための部分を設ける必要がないので外形寸法を小さくできる。
【００２０】
次に、図３は、スペーサを用いてシリコン系の接着剤１２を塗布する第２の実施の形態の取り付け方法の説明図である。
この第２の実施の形態は、図３（Ｂ）に示すような４個のスペーサ３１を接着剤１２の厚さを確保するための部材として用いる。
【００２１】
スペーサ３１は、パワーモジュール１１とヒートシンク１３との間の絶縁を確保できるような厚さ（例えば、ｔ＝０．１〜０．３ｍｍ）を有する。
最初に、スペーサ３１をヒートシンク１３のパワーモジュール１１を配置する位置の４隅の近傍に置く。
【００２２】
次に、４個のスペーサ３１で囲まれる領域の中にシリコン系の接着剤１２を塗布する。
次に、パワーモジュール１１を接着剤１２の上に載せ、約１４０度の雰囲気で加熱して接着剤１２を硬化させる。
【００２３】
この第２の実施の形態の取り付け方法によれば、スペーサ３１をパワーモジュール１１とヒートシンク１３との間に挟んだ状態で接着剤１２を硬化させることで、パワーモジュール１１の重さで接着剤２１が圧縮され、接着剤２１が硬化する過程で接着剤の厚さが薄くなり、パワーモジュール１１の放熱面（図２（Ａ）のパワーモジュール１１の下面）とヒートシンク１３の上面との間の距離が所望の絶縁距離より小さくなるのを防止できる。スペーサ３１を取り除くことができるのであれば、非絶縁性の材料でも良い。
【００２４】
本発明は、上述した絶縁シート２１やスペーサ３１に限らず、接着剤１２を塗布して接着剤が硬化するまでの間パワーモジュール１１とヒートシンク１３との距離を一定に保つことができる治具を使用して接着作業を行い、接着が硬化した後に治具を取り除くようにしても良い。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体パワーモジュールをネジを使用せずにヒートシンクに取り付けることができるので組立の作業が簡単になる。また、半導体パワーモジュールにネジ止めするための部分を設ける必要がないので半導体パワーモジュールを小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のパワーモジュールの取り付け構造を示す図である。
【図２】第１の実施の形態のパワーモジュールの取り付け方法の説明図である。
【図３】第２の実施の形態のパワーモジュールの取り付け方法の説明図である。
【図４】従来のパワーモジュールの取り付け構造を示す図である。
【符号の説明】
１１      パワーモジュール
１２      接着剤
１３      ヒートシンク
２１      絶縁シート
３１      スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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