(57)【要約】      （修正有）【課題】小型で且つ単純な構成を有しながら高い放熱性を確保した半導体装置を実現することができる半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、３相ブリッジ構成のパワーモジュールであり、ヒートシンク１１上に２つのベース板１２が４つのネジ部材１３を用いてネジ止め固定されている。各ベース板１２の上に、３つのスイッチング素子１４が互いに間隔をへだてて配列されている。２つのベース板１２を用いるため、ベース板１２の製造時や、ベース板１２に対する絶縁基板のはんだ付け時などに生じるベース板１２の反りが低減されてベース板１２とヒートシンク１１との密着性が向上されると共に、装置全体の小型化及び構造の簡素化が達成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相ブリッジを構成する６つのスイッチング素子を有する半導体装置において、
少なくとも１つのヒートシンクと、
前記ヒートシンクの上に固定される２つのベース板と
を備え、
前記６つのスイッチング素子が前記２つのベース板の上に分割して搭載されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
各ベース板の上に３つのスイッチング素子が配置されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
各ベース板は、複数のネジ部材を用いて前記ヒートシンクにネジ止め固定される請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
各スイッチング素子は、絶縁基板を介して前記ベース板の上に配置されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置に係り、特に３相ブリッジ構成のパワーモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、３相ブリッジ構成のパワーモジュール等として、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の上アーム及び下アームをそれぞれ構成する６つのスイッチング素子をベース板の上に搭載した半導体装置がある。
このような半導体装置として、例えば特許文献１には、図５に示されるように、ヒートシンク１上に１つのベース板２を４つのネジ部材３を用いてネジ止め固定し、このベース板２の上に６つのスイッチング素子４をそれぞれ配置した装置が開示されている。
また、例えば特許文献２には、図６に示されるように、ヒートシンク１上に３つのベース板５をそれぞれ４つのネジ部材３を用いてネジ止め固定し、各ベース板５の上に１つの相の上アーム及び下アームを構成する２つのスイッチング素子４を配置した半導体装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０３１７３８号公報
【特許文献２】特開２００５−１４２２２８号公報
【０００４】
上述のような半導体装置では、例えば、ベース板上に絶縁基板がはんだ付けされ、この絶縁基板の上に各スイッチング素子がはんだ付けされている。また、ベース板はその下面に、高い熱伝導性を有する熱伝導グリスが塗布された状態で、ヒートシンクにネジ止め固定されている。
スイッチング素子の作動時に生じる熱は、絶縁基板及びベース板を通ってヒートシンクに伝わり、ヒートシンクから外部に放散される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の半導体装置のように１つのベース板２を用いると、ベース板２の製造時やベース板２に対する絶縁基板のはんだ付け時などに生じるベース板２の反りに起因して、ベース板２とヒートシンク１との密着性が低下し、これにより装置全体の放熱性が低下するおそれがある。
また、特許文献２の半導体装置のように、３つのベース板５を用い、各ベース板５をそれぞれ４箇所でネジ止め固定すると、これら３つのベース板５をヒートシンク１に固定するために１２本のネジ部材３が必要となり、複雑な構成になると共に、ネジ部材３を取り付けるための取付部を３つのベース板５全体で１２箇所も設ける必要があるため、装置全体が大型化してしまう。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、小型で且つ単純な構成を有しながら高い放熱性を確保することができる半導体装置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】
【０００６】
この発明に係る半導体装置は、３相ブリッジを構成する６つのスイッチング素子を有する半導体装置において、少なくとも１つのヒートシンクと、ヒートシンクの上に固定される２つのベース板とを備え、６つのスイッチング素子が２つのベース板の上に分割して搭載されたものである。
【０００７】
例えば、各ベース板の上に３つのスイッチング素子を配置することができる。
それぞれのベース板は、複数のネジ部材を用いてヒートシンクにネジ止め固定することが好ましい。
また、各スイッチング素子は、絶縁基板を介してベース板の上に配置することができる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、小型で且つ単純な構成を有しながら高い放熱性を確保した半導体装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に、この発明の実施の形態１に係る半導体装置の構造を示す。この半導体装置は、３相ブリッジ構成のパワーモジュールであり、アルミ等からなるヒートシンク１１を有している。このヒートシンク１１の上には、銅等からなる矩形の２つのベース板１２が配置されており、これら２つのベース板１２は、それぞれの短辺が互いに平行に対向するように配置されている。それぞれのベース板１２は、４つのネジ部材１３を用いてその四隅でヒートシンク１１にネジ止め固定されている。また、各ベース板１２の上には、３つのスイッチング素子１４が互いに間隔をへだてて配列されており、これら２つのベース板１２上に位置する６つのスイッチング素子１４はベース板１２の長辺方向に沿ってほぼ一列に配置されている。
これら６つのスイッチング素子１４により、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のそれぞれの上アーム及び下アームが構成されている。
【００１０】
なお、６つのスイッチング素子１４はそれぞれ、図示しない絶縁基板を介してベース板１２の上に配置されている。すなわち、セラミック基板等からなる絶縁基板がベース板１２の上にはんだ付けされると共に、この絶縁基板の上にスイッチング素子１４がはんだ付けされることにより、スイッチング素子１４がベース板１２上に配置されている。
また、ベース板１２とヒートシンク１１との間には、熱を効率よく伝えるための熱伝導グリスが塗布された状態で、ベース板１２がヒートシンク１１に固定されている。
【００１１】
各スイッチング素子１４の作動時にこのスイッチング素子１４に生じる熱は、図示しない絶縁基板及びベース板１２を通ってヒートシンク１１に伝わり、ヒートシンク１１から外部に放散される。
【００１２】
この半導体装置では、２つのベース板１２を用いるため、従来のように１つのベース板を用いる場合に比べて、ベース板１２の製造時、及びベース板１２に対する絶縁基板のはんだ付け時などに生じるベース板１２の反りが低減され、これによりベース板１２とヒートシンク１１との密着性を向上させることができると共に、ベース板１２と絶縁基板との間のはんだ信頼性も向上させることができる。したがって、高い放熱性を有する半導体装置を実現することが可能である。
【００１３】
また、２つのベース板１２がそれぞれ４箇所でネジ止め固定されるため、従来のように３つのベース板をそれぞれ４箇所でネジ止め固定する場合に比べて、ネジ部材１３等の部品数が削減されて構造が簡素化されると共に、ネジ部材１３をベース板１２に取り付けるための取付部の数も削減されて装置全体を小型することができる。
また、４つのネジ部材１３により各ベース板１２をヒートシンク１１に強固に固定してベース板１２とヒートシンク１１との密着性を高めることができる。
【００１４】
実施の形態２．
次に図２を参照して、この発明の実施の形態２に係る半導体装置について説明する。上述の実施の形態１では、６つのスイッチング素子１４が１列に配置されていたが、その代わりに、この実施の形態２では、６つのスイッチング素子１４が２列に配置されるものである。すなわち、アルミ等からなるヒートシンク２１の上に、銅等からなる短冊状の２つのベース板２２が配置されており、これら２つのベース板２２は、それぞれの長辺が互いに平行に対向するように配置されている。各ベース板２２は、４つのネジ部材１３を用いてその四隅でヒートシンク２１にネジ止め固定されている。また、各ベース板２２の上には、このベース板１４の長辺方向に沿って３つのスイッチング素子１４が互いに間隔をあけて配列されており、これにより、２つのベース板２２上に位置する６つのスイッチング素子１４は２列に配置されている。
【００１５】
なお、上述の実施の形態１と同様に、６つのスイッチング素子１４はそれぞれ、図示しない絶縁基板を介してベース板２２の上に配置されると共に、ベース板２２とヒートシンク２１との間には熱伝導グリスが塗布されている。
【００１６】
このように構成しても、実施の形態１と同様に、小型で且つ単純な構成を有しながら高い放熱性を確保することができる半導体装置が実現される。
【００１７】
実施の形態３．
次に図３を参照して、この発明の実施の形態３に係る半導体装置について説明する。この実施の形態３は、上述の実施の形態１において、各ベース板１２を４箇所で固定する代わりに、各ベース板１２を３つのネジ部材１３を用いて３箇所でネジ止め固定するものである。このように構成すれば、ネジ部材１３等の部品数がさらに削減され、より一層単純な構成を有する半導体装置を実現することができる。
【００１８】
実施の形態４．
次に図４を参照して、この発明の実施の形態４に係る半導体装置について説明する。この実施の形態４は、上述の実施の形態２において、各ベース板２２を４箇所で固定する代わりに、各ベース板２２を２つのネジ部材１３を用いて２箇所でネジ止め固定するものである。すなわち、各ベース板２２は、その長辺方向の両端部でこのように構成すれば、ネジ部材１３等の部品数がさらに削減され、より一層単純な構成を有する半導体装置を実現することができる。
【００１９】
なお、上述の実施の形態１〜４において、ベース板１２及び２２は、銅に限られるものではなく、伝熱性に優れた各種の金属または合金から形成することもできる。
また、実施の形態１〜４では、各ベース板１２及び２２に３つのスイッチング素子１４を搭載していたが、これに限定されず、例えば６つのスイッチング素子１４を２つのベース板１２及び２２に対し２つと４つに分割して搭載することもできる。
【００２０】
なお、実施の形態１〜４における２つのベース板１２及び２２は、互いに同じ形状及び大きさを有していたが、互いに異なる形状及び寸法を有する２つのベース板を用いることもできる。
また、ベース板１２及び２２はヒートシンク１１及び２１に対しネジ止め固定されていたが、これに限定されるものではなく、ネジ止め以外の各種の固定手段によりベース板１２及び２２をヒートシンク１１及び２１に対し固定することもできる。例えば、ヒートシンク１１及び２１にベース板１２及び２２をクリップ止めしてもよい。
また、上述の実施の形態１〜４では、１つのヒートシンク１１及び２１の上に２つのベース板１２及び２２を固定していたが、これに限定されるものではなく、２つ以上のヒートシンクの上に２つのベース板１２及び２２を固定して用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る半導体装置を示す平面図である。
【図２】この発明の実施の形態２に係る半導体装置を示す平面図である。
【図３】この発明の実施の形態３に係る半導体装置を示す平面図である。
【図４】この発明の実施の形態４に係る半導体装置を示す平面図である。
【図５】１つのベース板を有する従来の半導体装置を示す平面図である。
【図６】３つのベース板を有する従来の半導体装置を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１１，２１  ヒートシンク、１２，２２  ベース板、１３  ネジ部材、１４  スイッチング素子。
【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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