(57)【要約】  大型化させることなくプリント基板の放熱性を大きく向上させることが可能な回路装置（１Ａ１）は、プリント基板（２）と、実装部品（３）と、非中実金属スペーサ（５）と、冷却器（６）と、樹脂層（８）とを備える。実装部品（３）はプリント基板（２）の少なくとも一方の主表面（２Ａ，２Ｂ）上に少なくとも一部が配置される。非中実金属スペーサ（５）はプリント基板（２）の少なくとも一方の主表面（２Ａ）上に配置される。冷却器（６）は非中実金属スペーサ（５）のプリント基板（２）と反対側に配置される。樹脂層（８）は非中実金属スペーサ（５）と冷却器（６）との間に配置される。非中実金属スペーサ（５）はプリント基板（２）と冷却器（６）との間に少なくとも１つの中空部分（５Ｃ）を形成可能な形状を有する。
2019146524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板と、
前記プリント基板の少なくとも一方の主表面上に少なくとも一部が配置される実装部品と、
前記プリント基板の少なくとも一方の主表面上に配置される非中実金属スペーサと、
前記非中実金属スペーサの前記プリント基板と反対側に配置される冷却器と、
前記非中実金属スペーサと前記冷却器との間に配置される樹脂層とを備え、
前記非中実金属スペーサは前記プリント基板と前記冷却器との間に少なくとも１つの中空部分を形成可能な形状を有する、回路装置。
【請求項２】
前記非中実金属スペーサは、前記一方の主表面に交差する方向に関して、前記実装部品以上の厚みを有する、請求項１に記載の回路装置。
【請求項３】
前記プリント基板は前記一方の主表面に沿う導体層を含み、
前記非中実金属スペーサは、前記導体層と、第１の接合材により接合されており、
前記第１の接合材の融点は、前記非中実金属スペーサを構成する金属材料の融点未満である、請求項１または２に記載の回路装置。
【請求項４】
前記実装部品と、前記非中実金属スペーサとは、前記第１の接合材により接続される、請求項３に記載の回路装置。
【請求項５】
前記非中実金属スペーサは、櫛形状を有する第１領域と、前記第１領域と平面的に重なる領域から前記実装部品と平面的に重なる領域まで延びる第２領域とを含み、
前記実装部品と、前記非中実金属スペーサの前記第２領域とは、第２の接合材により接続される、請求項３に記載の回路装置。
【請求項６】
前記第２の接合材は前記第１の接合材とは異なる材料である、請求項５に記載の回路装置。
【請求項７】
前記非中実金属スペーサは、前記一方の主表面に沿う方向に拡がる、互いに縦方向間隔をあけて対向する１対の第１の部分と、前記１対の第１の部分の間の領域を前記１対の第１の部分のそれぞれから前記一方の主表面に交差する方向に延び、前記一方の主表面に沿う方向に関して互いに幅方向間隔をあけて配置される複数の第２の部分とを含み、
前記非中実金属スペーサは、前記幅方向間隔により前記中空部分を形成し、
前記１対の第１の部分のいずれかは前記プリント基板に接合される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項８】
前記非中実金属スペーサは、前記一方の主表面に沿う方向に拡がる第１の部分と、前記第１の部分から前記一方の主表面に交差する方向に延び、前記一方の主表面に沿う方向に関して互いに幅方向間隔をあけて配置される複数の第２の部分とを含み、
前記非中実金属スペーサは、前記幅方向間隔により前記中空部分を形成し、
前記複数の第２の部分は前記プリント基板に接合される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項９】
前記中空部分内に前記実装部品が配置された、請求項８に記載の回路装置。
【請求項１０】
前記非中実金属スペーサの一部に、前記非中実金属スペーサが切り取られた切り起こし部が形成されており、
前記切り起こし部は前記非中実金属スペーサの一部が屈曲され前記プリント基板に接合されている、請求項８または９に記載の回路装置。
【請求項１１】
前記中空部分は、前記実装部品に隣接する領域から、前記プリント基板の端面に隣接する領域まで、前記一方の主表面に沿うように延びる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項１２】
前記非中実金属スペーサは前記一方の主表面上の第１の非中実金属スペーサと、前記一方の主表面と反対側の他方の主表面上の第２の非中実金属スペーサとを含み、
前記冷却器は前記一方の主表面上の第１の冷却器と、前記他方の主表面上の第２の冷却器とを含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項１３】
前記冷却器は、前記第１の冷却器の端部と前記第２の冷却器の端部とを繋ぐように前記一方の主表面に交差する方向に延びる冷却器接続部をさらに含み、
前記中空部分は、前記実装部品に隣接する領域から、前記冷却器接続部に隣接する領域まで、前記一方の主表面に沿うように延びる、請求項１２に記載の回路装置。
【請求項１４】
前記実装部品は磁性部品であり、
前記磁性部品は前記一方の主表面の上から前記プリント基板内を貫通するように延びている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の回路装置を含む電力変換装置であって、
前記回路装置に含まれる半導体モジュールを有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路と備えた電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路装置および電力変換装置に関し、特に、パワーエレクトロニクス機器の小型化および高放熱実装技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の回路装置として、プリント基板の非部品実装面に、絶縁層を介して、冷却液の流通路を有するアルミニウム製のチューブが一体として積層されている例が、たとえば特開２００６−２５３２０５号公報（特許文献１）に開示されている。【０００３】
ところで、一般に、安価なはんだ付け手段であるリフロー法では、まずはんだ粉末にフラックスを加えたクリーム状のはんだペーストが均等な厚みでプリント基板にスクリーン印刷される。次に、表面実装用の部品がマウンター等でプリント基板上に配置される。そののちに、炉の中に入れてはんだが溶融され、プリント基板と表面実装用の部品とが接合される。【０００４】
以上のリフロー法で用いられる表面実装用の部品の多くは、プリント基板と接する実装面側に、熱拡散機能を有するベースプレートが備えられる。一方、表面実装用部品の非実装面側は、電気絶縁性を有する熱伝導率の低い樹脂製のパッケージにて封止されている。このため表面実装用部品を非実装面側から効率的に冷却することは困難である。そのため、上記の特開２００６−２５３２０５号公報においては、実装される部品内で発生した熱をプリント基板に伝導させ、そのプリント基板の非部品実装面に接続された冷却器を用いて冷却する方法が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５３２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
大電流を使用するパワー回路としての電力変換装置等においては、小型高効率化に対する要求が年々強まっている。このため電力変換装置に含まれる回路装置の小型化大容量化が非常に重要となっている。【０００７】
小型化大容量化の要求に対応するためには、特開２００６−２５３２０５号公報のように、プリント基板と冷却器との間を絶縁性樹脂層で接続する必要がある。しかし絶縁性樹脂層は熱伝導性が良好でない。このため絶縁性樹脂層を用いる場合、プリント基板と冷却器との間の熱抵抗を低減することが重要である。そのためには、プリント基板内で発生する熱を拡散させ、極力広い伝熱断面積を用いて冷却器側へ伝熱する技術が必要となる。しかし伝熱断面積を大きくするためにプリント基板が大型化すれば、それに応じて回路装置全体が大型化する。そのような回路装置の大型化を避け、かつプリント基板から冷却器側への冷却効率を高める必要がある。【０００８】
本発明は以上の課題に鑑みなされたものである。その目的は、大型化させることなくプリント基板の放熱性を大きく向上させることが可能な回路装置、およびこれを含む電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施の形態の回路装置は、プリント基板と、実装部品と、非中実金属スペーサと、冷却器と、樹脂層とを備える。実装部品はプリント基板の少なくとも一方の主表面上に少なくとも一部が配置される。非中実金属スペーサはプリント基板の少なくとも一方の主表面上に配置される。冷却器は非中実金属スペーサのプリント基板と反対側に配置される。樹脂層は非中実金属スペーサと冷却器との間に配置される。非中実金属スペーサはプリント基板と冷却器との間に少なくとも１つの中空部分を形成可能な形状を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、プリント基板と冷却器との間に配置される非中実金属スペーサが、プリント基板のヒートスプレッダおよびプリント基板と冷却器のサーマルブリッジとして機能する。非中実金属スペーサは、回路装置を大型化させることなくプリント基板の放熱性を大きく向上させる。これにより、プリント基板に実装される実装部品などに大電流を流したり、プリント基板に部品を高密度に実装させたりした回路装置およびこれを含む電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１の第１例に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】実装部品および非中実金属スペーサの部分を中心に実施の形態１に係る回路装置の構成を示す概略斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る非中実金属スペーサの構成の第１例を示す概略斜視図である。
【図４】実施の形態１に係る非中実金属スペーサの構成の第２例を示す概略斜視図である。
【図５】実施の形態１に係る非中実金属スペーサの構成の第３例を示す概略斜視図である。
【図６】実施の形態１に係る非中実金属スペーサの構成の第４例を示す概略斜視図である。
【図７】実施の形態１の第２例に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。
【図８】実施の形態１の第３例に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。
【図９】実施の形態１の第４例に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。
【図１０】実施の形態１に係る非中実金属スペーサの構成の第５例を示す概略斜視図である。
【図１１】実施の形態１の第５例に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。
【図１２】実装部品および非中実金属スペーサの部分を中心に実施の形態１の第５例に係る回路装置の構成を示す概略斜視図である。
【図１３】実施の形態２の第１例に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。
【図１４】実装部品および非中実金属スペーサの部分を中心に実施の形態２に係る回路装置の構成の第１例を示す概略斜視図である。
【図１５】実装部品および非中実金属スペーサの部分を中心に実施の形態２に係る回路装置の構成の第２例を示す概略斜視図である。
【図１６】実装部品および非中実金属スペーサの部分を中心に実施の形態２に係る回路装置の構成の第３例を示す概略斜視図である。
【図１７】実施の形態２の第４例に係る回路装置の、特に非中実金属スペーサおよびプリント基板の一部領域が切り取られた概略断面図である。
【図１８】実施の形態３に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。
【図１９】実施の形態４に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。
【図２０】冷却器以外の部分を中心に実施の形態４に係る回路装置の構成を示す概略斜視図である。
【図２１】実施の形態５に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。
【図２２】実装部品および非中実金属スペーサの部分を中心に実施の形態５に係る回路装置の構成を示す概略斜視図である。
【図２３】実装部品および非中実金属スペーサの部分を中心に実施の形態６に係る回路装置の構成を示す概略斜視図である。
【図２４】実施の形態６に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。
【図２５】実施の形態７に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。
【図２６】実装部品および非中実金属スペーサの部分を中心に実施の形態７に係る回路装置の構成を示す概略斜視図である。
【図２７】実施の形態８に係る電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
実施の形態１．
まず本実施の形態の回路装置の構成について、図１〜図６を用いて説明する。図１は実施の形態１の第１例に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。図２は実装部品および非中実金属スペーサの部分を中心に実施の形態１に係る回路装置の構成を示す概略斜視図である。図３〜図６は実施の形態１に係る非中実金属スペーサの構成の第１例〜第４例を示す概略斜視図である。なお図２では特に後述する本実施の形態の第１例の金属スペーサ５Ａ，５Ｂが示される。
【００１３】
図１および図２を参照して、本実施の形態の第１例の回路装置１Ａ１は、プリント基板２と、実装部品としての半導体部品３と、その他の部品としての電子部品４と、非中実金属スペーサとしての金属スペーサ５と、冷却器６とを主に有している。
【００１４】
プリント基板２は、一方の主表面２Ａおよび他方の主表面２Ｂを有し、一方の主表面２Ａの反対側に他方の主表面２Ｂが配置される、平板形状の部材である。プリント基板２は平面視においてたとえば矩形状の一方の主表面２Ａおよび他方の主表面２Ｂを有することが好ましいがこれに限られない。
【００１５】
プリント基板２は、少なくとも１つの導体層２１と、絶縁層２２と、スルーホール２３とを含んでいる。導体層２１は、プリント基板２の一方の主表面２Ａおよび他方の主表面２Ｂに沿うように拡がっている。導体層２１としては、図１の例においては４つの導体層２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを含んでいるが、これに限らず導体層の数は任意であり、３つ以下でも５つ以上でもよい。導体層２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄは図１においてはこの順に上側から下側へ、互いに間隔をあけて配置されている。なお図１においては導体層２１Ｂ，２１Ｃはプリント基板２の一方の主表面２Ａに沿う方向の全体に拡がっているが、導体層２１Ａ，２１Ｄはプリント基板２の一方の主表面２Ａに沿う方向の一部に拡がっている。ただしこのような構成に限らず、導体層２１Ｂ，２１Ｃも一方の主表面２Ａに沿う方向の一部のみに拡がってもよいし、導体層２１Ａ，２１Ｄも一方の主表面２Ａに沿う方向の全体に拡がってもよい。
【００１６】
絶縁層２２はプリント基板２の土台となる、絶縁材料からなる領域である。導体層２１Ａ〜２１Ｄにより３つの絶縁層２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに区画されている。図１の例においては絶縁層２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃがこの順に上側から下側へ配置されている。なおここでは、図１の絶縁層２２Ａの最上部の表面と、導体層２１Ａの最上部の表面とがツライチとなっており、この表面がプリント基板２全体の一方の主表面２Ａを形成している。同様にここでは、図１の絶縁層２２Ｃの最下部の表面と、導体層２１Ｄの最下部の表面とがツライチとなっており、この表面がプリント基板２全体の他方の主表面２Ｂを形成している。
【００１７】
スルーホール２３は、導体層２１および絶縁層２２からなるプリント基板２の本体に対し、一方の主表面２Ａから他方の主表面２Ｂまでプリント基板２を貫通するように延びる部分である。スルーホール２３は、一方の主表面２Ａから他方の主表面２Ｂまでプリント基板２の一方の主表面２Ａに交差（たとえば直交）する方向に延びる。スルーホール２３は、導体層２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄと接続し、一方の主表面２Ａに交差する方向に延びる筒状の導体層の内部に形成される柱状の空洞の領域である。スルーホール２３の導体層の部分は、導体層２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄとの間を選択的に接続することを可能とする。スルーホール２３の側壁を構成する上記の筒状の導体層は、たとえば円筒状であり、一方の主表面２１Ａの上方から導体層２１Ａに伝えられた熱を、導体層２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄに伝えることができる。
【００１８】
導体層２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ、およびスルーホール２３の外側の筒状の導体層には、銅などの電気抵抗の低い金属材料が用いられることが好ましい。絶縁層２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃには、ＦＲ４などのガラス繊維布にエポキシ等を含浸させて熱硬化させた絶縁性の樹脂層が用いられることが好ましい。
【００１９】
実装部品としての半導体部品３は、プリント基板２の少なくとも一方の主表面２Ａ上に少なくとも一部が配置されるものである。回路装置１Ａ１においては、プリント基板２の一方の主表面２１Ａ上にその全体が配置されている。半導体部品３は、半導体素子３１と、ベースプレート３２と、樹脂パッケージ３３と、リードフレーム３４とにより構成されている。回路装置１Ａ１における半導体部品３は、たとえばＴＯ−２５２のような表面実装式のＩＣパッケージに封止されている。
【００２０】
半導体素子３１は、シリコン（Ｓｉ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）などの半導体材料からなる電界効果型のトランジスタにより構成される。しかし半導体素子３１はダイオードまたはＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）など、電界効果型のトランジスタとは別の半導体素子を用いて構成されてもよい。ベースプレート３２は銅などの高熱伝導率の金属材料からなる板状の部材である。ベースプレート３２の上側の表面上に半導体素子３１が載置されており、下側の表面はプリント基板２に接続されている。樹脂パッケージ３３はベースプレート３２上の半導体素子３１、およびベースプレート３２の側面の一部を覆うように配置されている。これにより樹脂パッケージ３３は半導体素子３１を封止している。樹脂パッケージ３３は、熱伝導性セラミックなどのフィラーなどを含むエポキシ系の樹脂材料により構成されている。
【００２１】
リードフレーム３４は、半導体素子３１とその外部とを電気的に接続するためのものである。リードフレーム３４は、銅などの電気抵抗の低い金属材料からなる部材である。ただしリードフレーム３４の当該金属材料の表面は、スズなどによりめっきが施されている。回路装置１Ａ１においてはリードフレーム３４は導体層２１Ｅと電気的に接続されている。なお導体層２１Ｅは導体層２１Ａと同様に導体層２１の一部でありその最上面がプリント基板２の一方の主表面２Ａを形成している。導体層２１Ｅは導体層２１Ａ〜２１Ｄとは絶縁層２２Ａを介して電気的に絶縁されている。半導体素子３１のベースプレート３２は、一方の主表面２Ａの導体層２１Ａと、はんだ層７を介して電気的に接続されている。
【００２２】
電子部品４は、プリント基板２の他方の主表面２Ｂ上に配置されるものである。電子部品４は半導体部品、磁性部品、抵抗部品からなる群から選択されるいずれかであることが好ましい。本実施の形態においては電子部品４として半導体部品が用いられている。電子部品４は、他方の主表面２Ｂの導体層２１Ｄと、はんだ層７を介して電気的に接続されている。
【００２３】
金属スペーサ５は、プリント基板２の少なくとも一方の主表面２Ａ上に配置されている。図１の回路装置１Ａ１は、第１の非中実金属スペーサとしての金属スペーサ５Ａと、第２の非中実金属スペーサとしての金属スペーサ５Ｂとの２つの金属スペーサ５を有している。金属スペーサ５Ａは、半導体部品３と互いに間隔をあけて、プリント基板２の一方の主表面２Ａ上に配置されている。金属スペーサ５Ｂは、電子部品４と互いに間隔をあけて、プリント基板２の他方の主表面２Ｂ上に配置されている。
【００２４】
金属スペーサ５Ａは、一方の主表面２Ａ上の導体層２１Ａと、第１の接合材としてのはんだ層７により接合されている。金属スペーサ５Ｂは、他方の主表面２Ｂの導体層２１Ｄと、第１の接合材としてのはんだ層７により接合されている。金属スペーサ５Ａ，５Ｂの形状等については後述する。
【００２５】
金属スペーサ５とプリント基板２とを接合する上記第１の接合材としてのはんだ層７は、その融点が金属スペーサ５Ａ，５Ｂを構成する金属材料の融点未満であることが好ましい。具体的には、はんだ層７としてはたとえばスズ、金、銀、ニッケルなどを含む低融点合金が用いられる。なおはんだ層７としては、上記の代わりに、熱伝導グリースなどの薄く熱伝導性が高い熱界面材料、または銀ペーストなどの導電性接着剤などが用いられてもよい。
【００２６】
冷却器６は、金属スペーサ５のプリント基板２と反対側に配置されている。具体的には、金属スペーサ５Ａのプリント基板２と反対側すなわち一方の主表面２Ａ上には、第１の冷却器としての冷却器６Ａを有している。また金属スペーサ５Ｂのプリント基板２と反対側すなわち他方の主表面２Ｂ上には、第２の冷却器としての冷却器６Ｂを有している。すなわち図１の回路装置１Ａ１は、冷却器６Ａと冷却器６Ｂとの２つの冷却器６を有している。
【００２７】
冷却器６Ａ，６Ｂはたとえば金属製の櫛型ヒートシンクである。冷却器６Ａ，６Ｂは、それぞれのベース面がプリント基板２と対向するように配置されている。しかしながら冷却器６Ａ，６Ｂとしてはそれに限られない。すなわち冷却器６Ａ，６Ｂとして、液冷ジャケットまたはヒートパイプ式ヒートシンクが用いられてもよい。あるいは冷却器６Ａ，６Ｂとして、液冷ジャケットまたはヒートパイプ式ヒートシンクに接続された金属板などが用いられてもよい。
【００２８】
以上より、半導体部品３および金属スペーサ５Ａは、冷却器６Ａとプリント基板２との間に配置されている。言い換えれば、金属スペーサ５Ａは、図１の上下方向に関して、冷却器６Ａとプリント基板２との間に挿入されるように配置されている。同様に、金属スペーサ５Ｂは、図１の上下方向に関して、冷却器６Ｂとプリント基板２との間に挿入されるように配置されている。
【００２９】
この半導体部品３および金属スペーサ５Ａが配置される領域、すなわちプリント基板２と冷却器６Ａとの間の領域には、樹脂層８が配置されている。同様に、電子部品４と金属スペーサ５Ｂが配置される領域、すなわちプリント基板２と冷却器６Ｂとの間の領域には、樹脂層８が配置されている。樹脂層８は、たとえば金属スペーサ５Ａ，５Ｂを埋設するように配置されていることが好ましいがこれに限られない。ここで埋設とは、後述する金属スペーサ５Ａ，５Ｂに形成される中空部分内を充填しないように、金属スペーサ５Ａ，５Ｂの表面を覆い埋めるように樹脂層８が配置されることを意味する。
【００３０】
図１の樹脂層８は、プリント基板２および冷却器６Ａの表面に接するように、これらの間の金属スペーサ５Ａが配置される領域を埋設している。同様に樹脂層８は、プリント基板２および冷却器６Ｂの表面に接するように、これらの間の金属スペーサ５Ｂが配置される領域を埋設している。
【００３１】
樹脂層８は熱伝導性に優れた樹脂材料により形成される。具体的には、エポキシまたはシリコーンなどの樹脂材料により形成される。樹脂層８は、フィラーなどが含まれることにより熱伝導性が高められているとともに、電気絶縁性を有している。上記のフィラーとしては、酸化珪素（ＳｉＯ2）または酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）などが用いられる。上記の酸化珪素または酸化アルミニウムは、エポキシまたはシリコーンなどの樹脂材料よりも熱伝導率が高く、電気絶縁性が高い。
【００３２】
樹脂層８は、ポッティング（注型封止）またはトランスファーモールド法を用いて、プリント基板２と、冷却器６Ａ，６Ｂとの間の領域に供給することにより形成される。したがって樹脂層８と冷却器６Ａ，６Ｂとの間、および樹脂層８とプリント基板２との間は、特に接合層を介することなく接合される。
【００３３】
なお樹脂層８は、図１に示すようにプリント基板２と冷却器６Ａ，６Ｂとの間の領域の全体に供給されてもよい。しかし樹脂層８の形成される領域のうち、特に冷却器６Ａと金属スペーサ５Ａとの間の厚みが薄い領域８Ａには、樹脂層８内の他の領域よりもいっそう熱伝導率の高い高熱伝導性樹脂層が配置されてもよい。同様に樹脂層８の形成される領域のうち、特に冷却器６Ｂと金属スペーサ５Ｂとの間の厚みが薄い領域８Ｂには、樹脂層８内の他の領域よりもいっそう熱伝導率の高い高熱伝導性樹脂層が配置されてもよい。この場合には、樹脂層８は、図１に示すような配置ではなく、領域８Ａ，８Ｂを含む限り、プリント基板２と冷却器６Ａ，６Ｂとの間の領域の一部のみに配置されてもよい。領域８Ａ，８Ｂの厚みは、これらに隣接する冷却器６Ａ，６Ｂの厚みに比べて十分に薄い。領域８Ａ，８Ｂにはシート状の樹脂部材が配置されてもよい。その場合、未硬化のシート状の樹脂部材が領域８Ａ，８Ｂに配置され、その後これらが硬化される。このように硬化された樹脂部材の領域８Ａ，８Ｂにより、冷却器６Ａ，６Ｂと金属スペーサ５Ａ，５Ｂとが接着される。
【００３４】
なお領域８Ａ，８Ｂに用いられる樹脂部材は、上記のような硬化性のものに限定されない。たとえば領域８Ａ，８Ｂにはシート状の樹脂部材として被硬化性のゲルシート等が用いられ、樹脂層８のうち領域８Ａ，８Ｂ以外の領域にはプリント基板２と冷却器６Ａ，６Ｂとを絶縁する他の固定部材が別個のものとして設けられてもよい。すなわち上記の領域８Ａ，８Ｂ以外の領域には樹脂材料以外の絶縁材料が配置されてもよい。
【００３５】
次に、金属スペーサ５Ａ，５Ｂの材質、形状等について詳述する。
たとえば図１および図２に示すように、金属スペーサ５Ａ，５Ｂは、外形が直方体状であり、プリント基板２と冷却器６Ａ，６Ｂとの間に少なくとも１つの中空部分５Ｃを形成可能な形状を有している。すなわち金属スペーサ５Ａ，５Ｂは、たとえば図１および図２の奥行き方向を貫通するように、柱状に延びる中空部分５Ｃを複数有している。中空部分５Ｃは図１の一方の主表面２Ａに沿う方向に関して互いに間隔をあけて複数、形成されることが好ましい。図１および図２においては一例として５つの中空部分５Ｃが形成されるがこれに限らず、４つ以下または６つ以上の中空部分５Ｃが形成されてもよい。また中空部分５Ｃは図１、図２においては四角柱状となっているがこれに限らず、たとえば円柱状であってもよい。中空部分５Ｃ内には金属スペーサ５Ａ、５Ｂを覆う樹脂層８の樹脂材料が進入することなく、空洞の状態が維持されている。
【００３６】
なおここで非中実とは、金属スペーサ５Ａ，５Ｂのうち金属材料からなる本体部分が中実ではないことを意味する。すなわち金属材料が存在しない中空部分５Ｃの内部に、金属スペーサ５Ａ，５Ｂの本体部分をなす金属材料以外の材料が充填される場合があるものとする。
【００３７】
金属スペーサ５Ａ，５Ｂは、熱伝導性の高い金属材料により形成されている。具体的には、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル、スズ、マグネシウム、亜鉛などの金属材料、または上記群から選択される２つ以上の金属材料からなる合金により形成されている。あるいは金属スペーサ５Ａ，５Ｂは、上記１つの金属材料と、上記２つ以上の金属材料を組み合わせたクラッド材により形成されてもよい。このような材料を用いることにより、金属スペーサ５Ａ，５Ｂはプリント基板２の熱を冷却器６Ａ，６Ｂ側に効率良く伝えることができる。金属スペーサ５Ａ，５Ｂは、その表面にスズ、無電解ニッケル等のめっき層が形成されてもよい。これにより、金属スペーサ５Ａ，５Ｂに良好なはんだ濡れ性をもたせることができる。
【００３８】
図１および図２において、金属スペーサ５Ａは１つのみ設置されている。しかしこれに限らず金属スペーサ５Ｂは複数設置されてもよい。金属スペーサ５Ｂについても同様である。
【００３９】
図１および図２に示す金属スペーサ５Ａは、一例として図３に示すように、扁平管５Ａ１が直方体状である。扁平管５Ａ１は図３の奥行き方向を貫通するように四角柱状に延びる中空部分５Ｃが図の左右方向に互いに間隔をあけてたとえば５つ形成された構成であってもよい。しかしこれに限らず、金属スペーサ５Ａはたとえば図４〜図６に示す構成であってもよい。なお金属スペーサ５Ｂについても同様である。ここでは扁平管５Ａとは、図３の金属スペーサ５Ａの全体の左右方向の寸法が上下方向（厚み方向）の寸法よりも長いものをいうこととする。
【００４０】
図４を参照して、金属スペーサ５Ａは、図の奥行き方向に延びる細長い直方体状の、たとえば５つの角管５Ａ２，５Ａ３，５Ａ４，５Ａ５，５Ａ６が互いに接着するように並べられ、全体として図３の扁平管５Ａとほぼ同様の外観形状を有するものであってもよい。図４の角管５Ａ２〜５Ａ６のそれぞれには、図３の扁平管５Ａに形成される中空部分５Ｃと同態様の中空部分５Ｃが、図４の奥行き方向に貫通するように形成されている。
【００４１】
図５を参照して、金属スペーサ５Ａは、互いに対向する１対の金属平板５Ａ７，５Ａ８と、それらの間に設けられた波状金属板５Ａ９とを有する構成であってもよい。波状金属板５Ａ９は図５においては正面から見たときに曲線の波形状を描く態様となっている。波状金属板５Ａ９が金属平板５Ａ７および金属平板５Ａ８と接触しながらこれらの各平板の間を図の左右方向に関して一定周期で往復する。これにより、金属平板５Ａ７，５Ａ８と波状金属板５Ａ９との間には、図の奥行き方向に関して金属平板５Ａ７，５Ａ８の占める領域の全体を貫通する、複数の中空部分５Ｃが形成される。
【００４２】
図６を参照して、図５の金属スペーサ５Ａの波状金属板５Ａ９は、正面から見たときに長方形の波形状を描く態様となっていてもよい。この場合においても、方形の波状金属板５Ａ９が金属平板５Ａ７および金属平板５Ａ８と接触しながらこれらの各平板の間を図の左右方向に関して一定周期で往復する。これにより、金属平板５Ａ７，５Ａ８と波状金属板５Ａ９との間には、図５と同様に、複数の中空部分５Ｃが形成される。
【００４３】
以上より、本実施の形態の金属スペーサ５Ａは、図３〜図６のいずれの例においても、中空部分５Ｃは、その上側（冷却器６Ａ側）および下側（プリント基板２側）の双方側に金属スペーサ５Ａ本体を構成する、一方の主表面２Ａに沿うように拡がる金属壁の１対の第１の部分を有するように形成されている。この第１の部分としての金属壁は、図５および図６においては、中空部分５Ｃを上側および下側から挟むように囲む、１対の金属平板５Ａ７，５Ａ８に相当する。このため１対の第１の部分は互いに縦方向間隔をあけて対向する。また１対の第１の部分のいずれか、すなわちプリント基板２側に配置される第１の部分は、プリント基板２に接合される。
【００４４】
また本実施の形態の金属スペーサ５Ａは、図３〜図６のいずれの例においても、中空部分５Ｃは、その左側および右側の双方側に金属スペーサ５Ａ本体を構成する金属壁の部分を有するように形成されている。この金属壁は、図３および図４においては一方の主表面２Ａに交差（ほぼ直交）する方向に延びる複数の第２の部分であり、１対の第１の部分の間の領域を１対の第１の部分のそれぞれから一方の主表面２Ａに交差する方向に延びる。この第２の部分は、図５および図６においては、金属平板５Ａ７，５Ａ８とともに中空部分５Ｃを形成する波状金属板５Ａ９に相当する。波状金属板５Ａ９は一方の主表面２Ａに沿う方向に関して互いに幅方向間隔をあけて配置される。すなわち本実施の形態の金属スペーサ５Ａは、図３〜図６のいずれの例においても、中空部分５Ｃは、その上下側および左右側から金属スペーサ５Ａ本体を構成する金属壁の部分に囲まれるように形成される。なお以上は金属スペーサ５Ｂについても同様である。
【００４５】
すなわち金属スペーサ５Ａの中空部分５Ｃは、その下側（冷却器６Ｂ側）および上側（プリント基板２側）の双方側に金属スペーサ５Ｂ本体を構成する、一方の主表面２Ａに沿う金属壁の部分を有するように形成されている。さらに金属スペーサ５Ａの中空部分５Ｃは、複数の第２の部分のうち互いに隣り合う１対の第２の部分の幅方向間隔により形成される。
【００４６】
なお金属スペーサ５Ａ，５Ｂは、金属平板５Ａ７，５Ａ８および波状金属板５Ａ９などを含めその全体が、上記の金属材料により形成されている。金属平板５Ａ７，５Ａ８および波状金属板５Ａ９は低コストなプレス工法により形成することができる。
【００４７】
図５および図６の金属スペーサ５Ａにおいては、１対の金属平板５Ａ７，５Ａ８と波状金属板５Ａ９とは、はんだ層７を構成する低融点金属と同様の金属材料により接続することができる。このため回路装置１Ａ１の製造にあたり、たとえばはんだペーストを金属平板５Ａ７，５Ａ８の互いに対向する表面に塗布し波状金属板５Ａ９をセットした状態で、プリント基板２と同時にリフロー工程がなされることが好ましい。このようにすれば、一度のリフロー工程によりプリント基板２と金属スペーサ５Ａとを一体形成することができると同時に、図１などに示すようにプリント基板２と金属スペーサ５Ａ，５Ｂとをはんだ層７で接続することができる。
【００４８】
以上の金属スペーサ５Ａは、プリント基板２の一方の主表面２Ａに交差する図１の上下方向に関して、半導体部品３以上の厚みを有している。すなわち、金属スペーサ５Ａと半導体部品３とは、いずれもプリント基板２の一方の主表面２Ａ上に接続されている。このため金属スペーサ５Ａの図１の最上面は、半導体部品３の図１の最上面よりも上方に配置されている。また同様に、金属スペーサ５Ｂは、プリント基板２の他方の主表面２Ｂに交差する図１の上下方向に関して、電子部品４以上の厚みを有している。すなわち、金属スペーサ５Ｂと電子部品４とは、いずれもプリント基板２の他方の主表面２Ｂ上に接続されている。このため金属スペーサ５Ｂの図１の最下面は、電子部品４の図１の最下面よりも下方に配置されている。このように金属スペーサ５Ａ，５Ｂを実装部品より厚く形成することにより、冷却器６Ａ，６Ｂの金属スペーサ５Ａ，５Ｂに対向する面をその全体において平面となるように（意図的に凹凸部を設けないように）形成することができる。このため冷却器６Ａ，６Ｂをより簡便に製造できる。
【００４９】
金属スペーサ５Ａ，５Ｂの上記第２の部分としての金属壁の部分は、上記の断面図において直線状に延びる平面形状に限られない。すなわち当該第２の部分は、たとえば格子状であっても、ハニカム状であってもよい。プリント基板２から冷却器６Ａ，６Ｂに熱を伝える第２の部分を複数（なるべく多く）有することと、金属スペーサ５Ａ，５Ｂと冷却器６Ａ，６Ｂとに挟まれた領域がなるべく広い面積で樹脂層８に覆われ、樹脂層８により金属スペーサと冷却器との間が良好に熱伝導される構成であることが好ましい。
【００５０】
次に、部品実装面側からプリント基板を冷却することを想定した際の、本実施の形態の比較例の課題について説明したうえで、本実施の形態の作用効果について説明する。
【００５１】
発明が解決しようとする課題の項にて既述のように、大電流を使用するパワー回路としての電力変換装置等においては、小型高効率化に対する要求が年々強まっている。このため電力変換装置に含まれる回路装置の小型化大容量化が非常に重要となっている。
【００５２】
小型化大容量化の要求に対応するためには、プリント基板と冷却器との間を絶縁性樹脂層で接続する必要がある。しかし絶縁性樹脂層は熱伝導性が良好でない。このため絶縁性樹脂層を用いる場合、プリント基板と冷却器との間の熱抵抗を低減することが重要である。そのためには、プリント基板内で発生する熱を拡散させ、極力広い伝熱断面積を用いて冷却器側へ伝熱する技術が必要となる。しかし伝熱断面積を大きくするためにプリント基板が大型化すれば、それに応じて回路装置全体が大型化する。そのような回路装置の大型化を避け、かつプリント基板から冷却器側への冷却効率を高める必要がある。
【００５３】
たとえば、その第１の比較例として、実装部品から０．２Ｗ／ｍＫ以上１０Ｗ／ｍＫ以下程度のエポキシ樹脂等のパッケージを介して外部へ放熱する放熱機構を用いることが考えられる。しかしこの第１の比較例は冷却効率が良好でないという問題がある。たとえば表面実装型のパワー半導体素子で用いられるＴＯ−２５２パッケージでは、絶縁樹脂層の厚みが約３ｍｍ、熱が輸送される領域の断面積が約１ｃｍ2である。このため熱伝導率が３．０Ｗ／ｍＫの絶縁性の高熱伝導エポキシ系樹脂を用いたとしても、パッケージの表面側の熱抵抗は１０Ｋ／Ｗとなる。上記熱抵抗は、ＴＯ−２５２パッケージの一般的な熱抵抗値である１．０Ｋ／Ｗの１０倍以上になるため伝熱経路としてはほとんど意味をなさない。
【００５４】
次に第２の比較例として、プリント基板と冷却器との間に電気絶縁性の熱伝導シートなどを挟んで熱を伝導させることも可能である。しかしこの場合、実装部品の厚み以上の分厚い熱伝導シートなどを用いる必要があり、熱伝導が妨げられるという問題がある。たとえば４ｍｍ厚程度のＴＯ−２５２パッケージで封止された半導体部品を用いる場合、部品実装面側においてプリント基板と冷却器との間の距離は４ｍｍ以上になる。しかし上記部品において非部品実装面側のプリント基板と冷却器との間の距離を０．５ｍｍとした場合、部品実装面側の単位面積当たりの熱抵抗が非部品実装面側の単位面積当たりの熱抵抗の８倍以上となる。このため部品実装面側において非部品実装面側と同等の熱抵抗を実現するためには、部品実装面側において非部品実装面側の８倍もの面積を必要とする。このように部品実装面側におけるプリント基板の放熱による冷却効果が弱くなる。
【００５５】
次に第３の比較例として、プリント基板と冷却器との間に、熱伝導率が高い金属製のスペーサを挟むことでプリント基板を冷却器側へ放熱することも可能である。しかしこの場合、熱容量が大きい厚板の金属製のスペーサが用いられればはんだ付け時に温度が上昇しにくくなる。このため、当該金属製のスペーサの熱容量を小さくする観点からこれを小型の薄板とする必要がある。そのようにしなければリフロー等のはんだ付けによってプリント基板と冷却器とをスペーサを介して接続することが困難となるためである。
【００５６】
次に第４の比較例として、プリント基板の高温部位が直接冷却器に接触することにより当該高温部位が冷却器で冷却される場合を考える。この場合、プリント基板の高温部位と冷却器との間に絶縁層を設ける必要があり、プリント基板内では薄い導体層により熱拡散される。そのため、プリント基板内での熱拡散が不十分になり、狭い高温部位に熱流束が集中する。その結果、プリント基板の熱抵抗が大きくなる。以上のように、各比較例においては、部品実装面側から効果的に発熱部位を冷却することが困難であるという問題がある。
【００５７】
そこで本実施の形態においては、プリント基板２の少なくとも一方の主表面２Ａ上に、金属スペーサ５Ａを備えている。この金属スペーサ５Ａは、プリント基板２の一方の主表面２Ａ上でのヒートスプレッダ、および冷却器６Ａとプリント基板２の間のサーマルブリッジとして機能する。すなわち金属スペーサ５Ａに伝わった熱は、そこから樹脂層８を介して冷却器６Ａに伝わる。このため効率的にプリント基板２を冷却することができる。互いに縦方向間隔をあけて対向する１対の第１の部分を有することにより、金属スペーサ５Ａは、確実に中空部分５Ｃを有する構成となる。
【００５８】
金属スペーサ５Ａの過渡温度上昇の時定数をτとすれば、τは熱容量×熱抵抗で決定される。本実施の形態の金属スペーサ５Ａは中空部分５Ｃを有する。このため、金属スペーサ５Ａの、プリント基板２と冷却器６Ａとの距離に沿う方向の厚みを増加させた場合においても、金属スペーサ５Ａの熱容量の増大を抑制することができる。そのため、金属スペーサ５Ａの温度時定数τを、これと同じ体積の中空部分５Ｃを有さない厚板等と比較して小さくすることができる。また中空部分５Ｃを形成することにより金属スペーサ５Ａの質量が小さくなる。このため金属スペーサ５Ａは、リフロー工程などの安価な手段によりプリント基板２に容易にはんだ付けすることができる。
【００５９】
また、このような中空部分５Ｃを有する金属スペーサ５Ａを用いれば、厚板の金属スペーサを使用する場合に比べてこれが軽量となる。このため金属スペーサ５Ａの重量増大が抑制できる。
【００６０】
また金属スペーサ５Ａは、一方の主表面２Ａに沿う方向に関する幅方向間隔をあけて配置される複数の第２の部分（外壁部）により、たとえば図３のような四角柱状の中空部分５Ｃを有する。このため金属スペーサ５Ａは、中空部分５Ｃの外壁部として金属製の壁を有しており、この金属製の壁がプリント基板２と冷却器６Ａとを繋ぐように配置される。したがってプリント基板２の熱は、金属製の壁を経由する短い経路により冷却器６Ａ側へ放熱できる。故に金属スペーサ５Ａは効率的にプリント基板２を冷却することができる。以上はプリント基板２の他方の主表面２Ｂ上の金属スペーサ５Ｂについても同様である。
【００６１】
次に第５の比較例として、仮に金属スペーサを接着剤または熱伝導シートなどを用いてプリント基板と冷却器の間に挟み込むように接続することが考えられる。この場合、接着剤および熱伝導シートの層により、プリント基板から冷却器への熱伝導が妨げられるという問題がある。
【００６２】
そこで本実施の形態においては、図１に示すように、プリント基板２は一方の主表面２Ａに沿う導体層２１を含み、金属スペーサ５Ａは導体層２１（図１においては導体層２１Ａ）と、はんだ層７により接合されている。これによりプリント基板２から冷却器６Ａへの熱伝導の効率を高めることができる。またこの場合、金属スペーサ５Ａはプリント基板２の熱を一方の主表面２Ａに沿う方向に広げる熱拡散板として機能させることができる。このためプリント基板２の熱を金属スペーサ５Ａにより効率的に冷却器６Ａに伝えることができる。以上はプリント基板２の他方の主表面２Ｂ上の金属スペーサ５Ｂについても同様である。
【００６３】
はんだ層７は金属スペーサ５Ａを構成する金属材料の融点よりも融点が低い。このためはんだ層７は、金属スペーサ５Ａが耐熱可能な温度範囲内でプリント基板２との接合に用いることができる。
【００６４】
次に、たとえばプリント基板の一方の主表面上のみに冷却器のみを有する場合、一方の主表面上には実装部品を搭載することができない。またこの場合、仮にプリント基板の他方の主表面上に実装部品を実装した場合、他方の主表面上には実装部品により凹凸が生じる。このため他方の主表面上に広い面積で冷却器を接続することは困難である。このため他方の主表面上をプリント基板の冷却部として利用することが困難である。
【００６５】
また実装部品が搭載された側のプリント基板の主表面上には凹凸形状が生じる。この凹凸形状に追従した複雑な形状の冷却器を用いれば、プリント基板の部品実装面を冷却することができる。しかし当該冷却器は高価な金型が必要なダイキャストを用いるか、複雑な切削加工を行なうことにより製造する必要がある。このため高コストになる可能性がある。
【００６６】
そこで本実施の形態においては、冷却器６Ａは金属スペーサ５Ａのプリント基板２と反対側に配置されている。このため冷却器６Ａのみがプリント基板２の一方の主表面２Ａ上を占領するように配置されることによるレイアウト効率の低下を抑制することができる。したがって一方の主表面２Ａ上および他方の主表面２Ｂ上の双方をプリント基板２の冷却部として利用することができる。またこれにより、回路装置１Ａ１を大型化させることなく、冷却器６Ａによる冷却効率を高めることができる。
【００６７】
また本実施の形態の回路装置１Ａ１においては、一方の主表面２Ａ上に第１の非中実金属スペーサとしての金属スペーサ５Ａが、他方の主表面２Ｂ上に第２の非中実金属スペーサとしての金属スペーサ５Ｂが、それぞれ配置されている。このためプリント基板２の一方の主表面側のみならず、一方および他方の双方の主表面側からこれを効率的に冷却することができる。つまり回路装置１Ａ１においては、プリント基板２を大型化することなく放熱性を大きく向上させることができる。このため回路装置１Ａ１は、プリント基板２を大型化させたり、重量を大幅に増大させたりすることなく、一方の主表面側のみから冷却される場合の２倍近い発熱密度に耐えることができる。
【００６８】
また本実施の形態の金属スペーサ５は、銅またはアルミニウムなどの比較的安価な金属材料により形成される。このため高コストになる可能性を低減することができる。
【００６９】
その他、図１におけるベースプレート３２は、はんだ層７を介して、プリント基板２の導体層２１Ａと接続されている。プリント基板２においてスルーホール２３は導体層２１Ａと導体層２１Ｄとを電気的に接続している。また金属スペーサ５Ｂは、はんだ層７を介して導体層２１Ｄと接続されている。このような構成を有するため、金属スペーサ５Ｂは半導体部品３の熱を他方の主表面２Ｂに沿う方向に広げる熱拡散板として機能する。したがって金属スペーサ５Ｂ内でプリント基板２の他方の主表面２Ｂに沿う方向に広げられた熱を効率的に冷却器６Ｂに伝えることができる。
【００７０】
また金属スペーサ５Ａは、はんだ層７を介して導体層２１Ａと接続されている。このような構成を有するため、金属スペーサ５Ａは半導体部品３の熱を一方の主表面２Ａに沿う方向に広げる熱拡散板として機能する。したがって金属スペーサ５Ａ内でプリント基板２の一方の主表面２Ａに沿う方向に広げられた熱を効率的に冷却器６Ａに伝えることができる。
【００７１】
さらに、図１における金属スペーサ５Ａ，５Ｂと半導体部品３とは、プリント基板２の導体層２１Ａ〜２１Ｄとスルーホール２３等によって形成される小さな熱抵抗を介して接続されており、半導体部品３の熱容量を擬似的に大きくする効果がある。このため、瞬間的に半導体部品３が大発熱することに起因する半導体部品３の急激な温度上昇を抑制することができる。またそのような熱衝撃の繰り返しによる半導体部品３の信頼性の低下を抑制することもできる。
【００７２】
その他、上記の本実施の形態の各例においては、半導体部品３と金属スペーサ５Ａとは、第１の接合材としてのはんだ層７により接続されている。このため本実施の形態では、半導体部品３の発熱が、上記はんだ層７を介して、金属スペーサ５Ａに効率よくすなわち速やかに伝えられる。
【００７３】
次に、本実施の形態の変形例について説明する。
図７は実施の形態１の第２例に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。図７を参照して、本実施の形態の第２例の回路装置１Ａ２は、基本的に第１例の回路装置１Ａ１（図１参照）と同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし回路装置１Ａ２は、金属スペーサ５Ａ，５Ｂのそれぞれの冷却器６Ａ，６Ｂと対向する面の一部に、スペーサ貫通孔５Ｄが形成されている。この点において回路装置１Ａ２は回路装置１Ａ１と異なっている。スペーサ貫通孔５Ｄは、金属スペーサ５Ａ，５Ｂのそれぞれの冷却器６Ａ，６Ｂと対向する最表面から、中空部分５Ｃに達するように金属スペーサ５Ａ，５Ｂの一方の主表面２Ａに沿う金属壁の部分を貫通している孔部である。スペーサ貫通孔５Ｄは金属スペーサ５Ａ，５Ｂのそれぞれに複数形成されている。より具体的には、金属スペーサ５Ａ，５Ｂのそれぞれに形成された複数の中空部分５Ｃのそれぞれに対して１つ以上ずつ、形成されていることが好ましい。
【００７４】
当該回路装置１Ａ２においては以下の作用効果を奏する。すなわち、金属スペーサ５Ａ，５Ｂを埋設するように配置される樹脂層８が、たとえばポッティングにより、プリント基板２と冷却器６Ａ，６Ｂとの間の領域に充填される。この際に金属スペーサ５Ａ，５Ｂに形成された中空部分５Ｃ内にも、スペーサ貫通孔５Ｄから樹脂層８を構成するポッティング材が進入する。つまり中空部分５Ｃ内が樹脂層８を構成するポッティング材に充填されやすくなる。このため、プリント基板２と冷却器６Ａ，６Ｂとの間の領域を金属スペーサ５Ａ，５Ｂにより良好に熱伝導させることができる。
【００７５】
図８は実施の形態１の第３例に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。図８を参照して、本実施の形態の第３例の回路装置１Ａ３は、基本的に第２例の回路装置１Ａ２（図７参照）と同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし回路装置１Ａ３は、上記のスペーサ貫通孔５Ｄは、金属スペーサ５Ａ，５Ｂのそれぞれのプリント基板２と対向する面の一部に形成されている。この点において回路装置１Ａ３は、金属スペーサ５Ａ，５Ｂの冷却器６Ａ，６Ｂ側にスペーサ貫通孔５Ｄが形成される回路装置１Ａ２と異なっている。この場合、スペーサ貫通孔５Ｄは、金属スペーサ５Ａ，５Ｂのそれぞれのプリント基板２と対向する最表面から、中空部分５Ｃに達するように金属スペーサ５Ａ，５Ｂの一方の主表面２Ａに沿う金属壁の部分を貫通している孔部である。この場合も図７と同様に、スペーサ貫通孔５Ｄは金属スペーサ５Ａ，５Ｂのそれぞれに複数（金属スペーサ５Ａ，５Ｂのそれぞれに形成された複数の中空部分５Ｃのそれぞれに対して１つ以上ずつ）形成されている。
【００７６】
このようにプリント基板２側にスペーサ貫通孔５Ｄを有する場合は以下の作用効果を奏する。すなわち、金属スペーサ５Ａ，５Ｂを埋設するように配置される樹脂層８が、たとえばリフロー工程により、プリント基板２と冷却器６Ａ，６Ｂとの間の領域に充填される。この際にスペーサ貫通孔５Ｄをたとえば中空部分５Ｃ内の空気抜き用の孔部として用いることができる。
【００７７】
ここで、上記各例の金属スペーサ５Ａ，５Ｂのスペーサ貫通孔５Ｄは、たとえばプレス加工、エッチング加工、レーザ加工からなる群から選択されるいずれかの加工方法により形成することができる。
【００７８】
図９は実施の形態１の第４例に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。図９を参照して、本実施の形態の第４例の回路装置１Ａ４は、基本的に第１例の回路装置１Ａ１（図１参照）と同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし回路装置１Ａ４においては、金属スペーサ５Ａが、プリント基板２の一方の主表面２Ａに交差する図９の上下方向に関して、半導体部品３よりも薄い厚みを有している。すなわち、金属スペーサ５Ａと半導体部品３とは、いずれもプリント基板２の一方の主表面２Ａ上に接続されている。このため金属スペーサ５Ａの図９の最上面は、半導体部品３の図９の最上面よりも下方に配置されている。また同様に、金属スペーサ５Ｂは、プリント基板２の他方の主表面２Ｂに交差する図１の上下方向に関して、電子部品４よりも薄い厚みを有している。すなわち、金属スペーサ５Ｂと電子部品４とは、いずれもプリント基板２の他方の主表面２Ｂ上に接続されている。このため金属スペーサ５Ｂの図１の最下面は、電子部品４の図１の最下面よりも上方に配置されている。
【００７９】
このため、図９における冷却器６Ａ，６Ｂは、金属スペーサ５Ａ，５Ｂのそれぞれと対向する部分に、金属スペーサ５Ａ，５Ｂ側に突起した突起部６Ｃを有している。このような形状を有する冷却器６Ａ，６Ｂは、ダイキャスト、押出成形、切削加工などにより形成されることが好ましいがこれらに限られない。以上の点において回路装置１Ａ４は回路装置１Ａ１と異なっている。
【００８０】
当該回路装置１Ａ４においては以下の作用効果を奏する。すなわち、金属スペーサ５Ａ，５Ｂの厚みが半導体部品３，電子部品４の厚みよりも薄い場合においても、プリント基板２から冷却器６Ａ，６Ｂへの十分な冷却効率を確保することができる。このためには、たとえば金属スペーサ５Ａ，５Ｂ間の樹脂層８の図９での上下方向の厚みを図１などより厚くすることが好ましい。あるいは図９に示すように、たとえば冷却器６Ａ，６Ｂのそれぞれが金属スペーサ５Ａ，５Ｂのそれぞれと対向する部分に、金属スペーサ５Ａ，５Ｂ側に突起した突起部６Ｃを有しこれが金属スペーサ５Ａ，５Ｂと接触する構成とすることが好ましい。
【００８１】
図１０は、実施の形態１に係る非中実金属スペーサの構成の第５例を示す概略斜視図である。図１０を参照して、本実施の形態の第５例に係る金属スペーサ５Ａは、金属平板５Ａ８と、櫛形状部分５Ａ１０とを有している。櫛形状部分５Ａ１０は櫛形状を有する第１領域である。すなわち櫛形状部分５Ａ１０は、金属平板５Ａ８との間でそれぞれの主表面がほぼ平行となるように対向する平板部分を含む。また櫛形状部分５Ａ１０は、その平板部分から図１０の左右方向のある間隔ごとに並ぶように分岐し当該主表面に交差するたとえば図１０の下側に向けて延びる部分を含む。櫛形状部分５Ａ１０は、上記の平板部分と、そこから分岐された複数の部分とにより、櫛のような側面形状を有するように構成される。一方、金属平板５Ａ８は、櫛形状部分５Ａ１０の図１０の下側に向けて延びる部分の最下部に接触するように繋がる平板状の第２領域である。櫛形状部分５Ａ１０の分岐部分の先端が金属平板５Ａ８の主表面と接合し一体となることにより、両者の間に複数の中空部分５Ｃが形成される。中空部分５Ｃは図１０の奥行き方向に貫通するように柱状に延びている。
【００８２】
図１０の金属スペーサ５Ａにおいて、金属平板５Ａ８は、平面視において、櫛形状部分５Ａ１０よりも大きな面積を有している。具体的には、金属平板５Ａ８は、櫛形状部分５Ａ１０と平面的に重なりこれと繋がる領域と、その図１０の左側に延びる領域とを有している。
【００８３】
図１１は、実施の形態１の第５例に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。図１２は、実装部品および非中実金属スペーサの部分を中心に実施の形態１の第５例に係る回路装置の構成を示す概略斜視図である。図１１および図１２を参照して、本実施の形態の第５例の回路装置１Ａ５は、基本的に第１例の回路装置１Ａ１（図１参照）と同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし回路装置１Ａ５においては、図１０の櫛形状部分５Ａ１０および金属平板５Ａ８を有する金属スペーサ５Ａが、プリント基板２の一方の主表面２Ａ上に接続されている。より具体的には、金属スペーサ５Ａを構成する金属平板５Ａ８の部分が、はんだ層７により、一方の主表面２Ａ上に接続されている。したがって金属スペーサ５Ａの金属平板５Ａ８は、はんだ層７を介して、導体層２１Ａに接合されている。
【００８４】
回路装置１Ａ５の金属スペーサ５Ａの金属平板５Ａ８は、上記のように、櫛形状部分５Ａ８と平面的に重なる領域から、その外側の領域まで延びている。このため金属平板５Ａ８は、櫛形状部分５Ａ１０と平面的に重なる領域の外側の領域において、半導体部品３と平面的に重なっている。すなわち金属平板５Ａ８の、櫛形状部分５Ａ１０と平面的に重なる領域の外側の領域には、半導体部品３が搭載されている。
【００８５】
半導体部品３と、金属スペーサ５Ａの金属平板５Ａ８とは、第２の接合材としてのはんだ層７により接続されている。より具体的には、櫛形状部分５Ａ１０と重ならない金属平板５Ａ８の上側の主表面が、半導体部品３のベースプレート３２および樹脂パッケージ３３と、第２の接合材としてのはんだ層７により接合されている。このはんだ層７は、金属平板５Ａ８の直下に櫛形状部分５Ａ１０と重なる領域からその左側の領域まで延び拡がる第１の接合材としてのはんだ層７と同一材料からなる接合材の層である。すなわち半導体部品３の真下の領域においては、金属平板５Ａ８が、その上側および下側の双方向からはんだ層７に挟まれている。
【００８６】
以上の構成を有する回路装置１Ａ５は、以下の作用効果を奏する。金属スペーサ５Ａの金属平板５Ａ８と半導体部品３の特にベースプレート３２および樹脂パッケージ３３とが、図１１における金属平板５Ａ８の直上に配置されるはんだ層７を介して接続されている。これにより、半導体部品３の発熱が、上記はんだ層７を介して、金属スペーサ５Ａに効率よくすなわち速やかに伝えられる。
【００８７】
その他、本実施の形態はさらに以下の各変形例を採用することができる。以下、当該各変形例について説明する。
【００８８】
第１に、たとえば金属スペーサ５Ａ，５Ｂがアルミニウムにより形成される場合を考える。この場合、金属スペーサ５Ａ，５Ｂをアルミニウムはんだによりプリント基板２に接合するよりも、金属スペーサ５Ａ，５Ｂの表面にたとえば銅のめっきを施してからこれをはんだ層７でプリント基板２に接合することがより好ましい。
【００８９】
第２に、上記において、円筒状のスルーホール２３の内部は空洞であってもよい。しかし円筒状のスルーホール２３の内部は、めっき膜またははんだによって充填されていてもよい。特にスルーホール２３の内部をめっき膜により充填した場合には、スルーホール２３の内部に空気が入らない。このためプリント基板２の一方の主表面２Ａ上および他方の主表面２Ｂ上に金属スペーサ５Ａ，５Ｂをリフロー工程により接続する場合においても、スルーホール２３内にて空気が膨張することによるボイドの発生を抑制することができる。またプリント基板２と冷却器６Ａ，６Ｂとを接続するはんだ層７が存在する場合において、そのはんだ層７にボイドが入り込むことによる接続不良を抑制することができる。
【００９０】
第３に、上記において、金属スペーサ５Ａとベースプレート３２との間の距離を縮め、両者が直接はんだ層７により接続されてもよい。これにより、金属スペーサ５Ａ，５Ｂと半導体部品３との間の熱抵抗を下げることができる。したがって半導体部品３の発熱を冷却器６Ａ，６Ｂに効率的に伝えることができる。
【００９１】
第４に、金属スペーサ５Ａ，５Ｂは、その表面に熱伝導性樹脂および酸化被膜などを用いて薄い絶縁層が形成されてもよい。その場合、たとえ樹脂層８に空気などによるボイドが入り込んだり、金属スペーサ５Ａ，５Ｂと冷却器６Ａ，６Ｂとが接触したりした場合でも、プリント基板２と冷却器６との間の電気絶縁性を保つことができる。
【００９２】
第５に、図１１において、半導体部品３のベースプレート３２と金属スペーサ５Ａの金属平板５Ａ８とを接続する第２の接合材としてのはんだ層７は、プリント基板２の導体層２１Ａと金属平板５Ａ８とを接続する第１の接合材としてのはんだ層７と異なる材料であってもよい。たとえばリフロー工程前に、第２の接合材として、リフロー工程時に融解しない高温はんだまたは導電性接着剤などを第２の接合材のはんだ層７として用いることが好ましい。これにより、第１の接合材としてのはんだ層７のリフロー工程による半導体部品３の位置ずれなどを抑制できる。逆に、プリント基板２の導体層２１と金属平板５Ａ８とを接続する第１の接合材としてのはんだ層７のみ高温はんだ等が用いられ、第２の接合材にはリフロー工程時に融解し得る、高温はんだでないはんだが用いられてもよい。
【００９３】
実施の形態２．
まず本実施の形態の回路装置の構成について、図１３〜図１６を用いて説明する。図１３は実施の形態２の第１例に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。図１４〜図１６は実装部品および非中実金属スペーサの部分を中心に実施の形態２に係る回路装置の構成を示す概略斜視図である。図１４の金属スペーサ５Ａの態様は図１３の金属スペーサ５Ａの態様に対応する。図１５および図１６の金属スペーサ５Ａは図１４の金属スペーサ５Ａに対する変形例を示し、これらは実施の形態１の図５および図６に概ね対応する。
【００９４】
図１３を参照して、本実施の形態の第１例の回路装置１Ｂ１は、基本的に実施の形態１の図１の回路装置１Ａ１と同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし回路装置１Ｂ１においては、金属スペーサ５Ａの中空部分５Ｃが、その上側（冷却器６Ａ側）のみに、金属スペーサ５Ａ本体を構成する一方の主表面２Ａに沿う金属壁の部分を有するように形成されている。この点において回路装置１Ｂ１は、金属スペーサ５Ａの中空部分５Ｃが、その上側（冷却器６Ａ側）および下側（プリント基板２側）の双方側に金属スペーサ５Ａ本体を構成する一方の主表面２Ａに沿う金属壁の部分を有するように形成される回路装置１Ａ１と構成上異なっている。
【００９５】
具体的には、図１３に示す金属スペーサ５Ａは、一例として図１４に示すように、金属スペーサ５Ａの扁平管５Ａ１が、プリント基板２の一方の主表面２Ａに沿う方向に拡がる第１の部分としての金属平板５Ａ７の部分を有する。また図１３および図１４の金属スペーサ５Ａは、金属平板５Ａ７から一方の主表面２Ａに交差する方向（金属平板５Ａ７からプリント基板２に向かう方向）に延び、一方の主表面２Ａに沿う方向に関して互いに幅方向間隔をあけて配置される複数の第２の部分としての分岐部分５Ａ１１を有する。図１３の金属平板５Ａ７と分岐部分５Ａ１１とにより、先述の図１０の櫛形状部分５Ａ１０が形成される。そして複数の分岐部分５Ａ１１はその最下部すなわち分岐部分５Ａ１１の先端部がプリント基板２に直接接合される。分岐部分５Ａ１１はプリント基板２の導体層２１Ａに、たとえばはんだ層７を介して接合されている。
【００９６】
つまり図１３および図１４の回路装置１Ｂ１における金属スペーサ５Ａは、図１および図２（図３および図４）の金属スペーサ５Ａの、プリント基板２側に配置されこれに沿うように拡がる部分を有さず櫛形状部分を有する構成である。図１３および図１４の金属スペーサ５Ａは、複数の分岐部分５Ａ１１のうち隣り合う１対の分岐部分５Ａ１１に挟まれた部分が幅方向間隔を有し、プリント基板２および金属平板５Ａ７に囲まれることにより中空部分５Ｃが形成されている。
【００９７】
図１５を参照して、この回路装置１Ｂ２における金属スペーサ５Ａは基本的に図５の金属スペーサ５Ａと同様の構成であるが、金属平板５Ａ８を有さない点において異なっている。すなわち図１５の波状金属板５Ａ９は、図１４の分岐部分５Ａ１１と同様に、たとえばはんだ層７を介して、プリント基板２に直接接合されている。そして波状金属板５Ａ９とこれを上下側から挟む金属平板５Ａ７およびプリント基板２により、中空部分５Ｃが形成されている。すなわちこの例の金属スペーサ５Ａは、金属平板５Ａ７が上記第１の部分として、波状金属板５Ａ９が上記第２の部分として、配置されている。
【００９８】
図１６を参照して、この回路装置１Ｂ３における金属スペーサ５Ａは基本的に図６の金属スペーサ５Ａと同様の構成であるが、金属平板５Ａ８を有さない点において異なっている。すなわち図１６の長方形状の波状金属板５Ａ９は、図１４の分岐部分５Ａ１１と同様に、たとえばはんだ層７を介して、プリント基板２に直接接合されている。そして波状金属板５Ａ９とこれを上下側から挟む金属平板５Ａ７およびプリント基板２により、中空部分５Ｃが形成されている。すなわちこの例の金属スペーサ５Ａは、金属平板５Ａ７が上記第１の部分として、波状金属板５Ａ９が上記第２の部分として、配置されている。
【００９９】
以上は金属スペーサ５Ａについて説明したが、金属スペーサ５Ｂについても同様である。
【０１００】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態の回路装置１Ｂ１〜１Ｂ３によれば、半導体部品３からの発熱が導体層２１Ａに伝わり、導体層２１Ａに接続された金属スペーサ５Ａの分岐部分５Ａ１１の先端部から金属スペーサ５Ａの全体に伝わる。当該熱はさらに金属スペーサ５Ａから、樹脂層８を介して冷却器６Ａに伝わる。このように本実施の形態の金属スペーサ５Ａは、実施の形態１と同様に、プリント基板２の一方の主表面２Ａ上でのヒートスプレッダ、および冷却器６Ａとプリント基板２の間のサーマルブリッジとして機能する。また金属スペーサ５Ａはプリント基板２の熱を一方の主表面２Ａに沿う方向に広げる熱拡散板として機能させることができる。このためプリント基板２の熱が金属スペーサ５Ａを介して効率的に冷却器６Ａに伝わる。以上はプリント基板２の他方の主表面２Ｂ上の金属スペーサ５Ｂについても同様である。
【０１０１】
次に、本実施の形態の回路装置１Ｂ１〜１Ｂ３の金属スペーサ５Ａ，５Ｂは櫛形状部分を有し、その先端部がプリント基板２に直接接合される。このため本実施の形態では、実施の形態１のように金属スペーサ５Ａ，５Ｂがプリント基板２側に一方の主表面２Ａに沿う部分を金属平板５Ａ８のような部分を有する場合とは異なり、金属スペーサ５はプリント基板２に設けられたスルーホール２３を塞がない。このため、スルーホール２３の内部の空気がリフロー工程時に膨張しても、金属スペーサ５Ａ側のスルーホール２３の延在方向端部から当該空気を排出させることができる。このためプリント基板２と金属スペーサ５Ａ，５Ｂとの間のはんだ層７にボイドが入り込むことによるプリント基板２と金属スペーサ５Ａ，５Ｂとの接続不良を抑制することができる。
【０１０２】
なお、本実施の形態における上記第２の部分としての分岐部分５Ａ１１または波状金属板５Ａ９を有する金属スペーサ５Ａ，５Ｂは、プレス成型等の加工方法により製造される。また当該金属スペーサ５Ａ，５Ｂの材料は実施の形態１と同様に銅またはアルミニウムなどの熱伝導性の高い金属材料により形成されている。このため安価かつ容易に当該金属材料を入手可能である。さらに図１６の金属スペーサ５Ａは図６の金属スペーサ５Ａに含まれる金属平板５Ａ８を含まない。このため図１６の金属スペーサ５Ａは図６の金属スペーサ５Ａよりも安価に製造することができる。
【０１０３】
図１７は、実施の形態２の第４例に係る回路装置の、特に非中実金属スペーサおよびプリント基板の一部領域が切り取られた概略断面図である。図１７を参照して、本実施の形態の第４例の回路装置１Ｂ４は、基本的に第１例の回路装置１Ｂ１（図１３、図１４参照）と同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし回路装置１Ｂ４においては、プリント基板２の導体層２１Ａのうち、はんだ層７により分岐部分５Ａ１１に接続される領域以外の領域上に、フォトレジスト層２０が形成されている。フォトレジスト層２０は、金属スペーサ５Ａにより形成される中空部分５Ｃの内部における導体層２１Ａ上に形成される。またフォトレジスト層２０は、金属スペーサ５Ａの外側における導体層２１Ａ上に形成される。なお図示されないが、金属スペーサ５Ｂ側についても上記と同様の位置に、導体層２１Ｄ上にフォトレジスト層２０が形成されてもよい。
【０１０４】
上記の構成とすることにより、はんだ層７は、導体層２１Ａ（２１Ｄ）上の全面には形成されない。はんだ層７は、導体層２１Ａ（２１Ｄ）上のうち特に金属スペーサ５の最下部が接続される領域のみに配置される。導体層２１Ａのうち金属スペーサ５との接続に寄与しない領域の表面にはフォトレジスト層２０が形成される。これにより、金属スペーサ５の分岐部分５Ａ１１の真下のはんだ層７には、導体層２１側に向けて漸次幅が広くなるいわゆるはんだフィレットが形成される。はんだ層７にはんだフィレットが形成されれば、はんだフィレットが形成されない場合に比べて、金属スペーサ５と導体層２１との間の放熱効率をさらに向上できる。またはんだ層７にはんだフィレットが形成されることにより、金属スペーサ５が本来設置されるべき位置からずれた位置に設置されることを抑制できる。
【０１０５】
以上に述べた以外の各点については、基本的に実施の形態２は実施の形態１と同様であるためここでは説明を繰り返さない。
【０１０６】
実施の形態３．
まず本実施の形態の回路装置の構成について、図１８を用いて説明する。図１８は実施の形態３に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。図１８を参照して、本実施の形態の回路装置１Ｃは、基本的に実施の形態１の図１の回路装置１Ａ１と同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし回路装置１Ｃにおいては、半導体部品３はたとえばＴＯ２２０またはＴＯ−３Ｐなどの汎用の挿入実装型ＩＣパッケージに封止されている。半導体部品３を構成するベースプレート３２の下側の表面が、金属スペーサ５Ａの金属壁である上記第２の部分（一方の主表面２Ａに交差する方向に延びる部分）の表面上にネジ止め等を用いて接続されている。このため回路装置１Ｃにおいては半導体部品３の全体が、回路装置１Ａ１の半導体部品３に対して約９０°回転するような態様となるように接合されている。すなわち回路装置１Ｃは、半導体部品３のベースプレート３２がプリント基板２の厚み方向に沿うように延び拡がっている。この点において回路装置１Ｃは、ベースプレート３２の下側の表面がプリント基板２の一方の主表面２Ａ上に接続されている回路装置１Ａ１と異なっている。
【０１０７】
以上のように回路装置１Ｃでは、半導体部品３の全体が回路装置１Ａ１の半導体部品３に対して回転する態様となっている。これに伴い、一方の主表面２Ａ上に接合される金属スペーサ５Ａの厚み方向の寸法は、ベースプレート３２の拡がる方向の寸法に合わせるように厚くなっている。したがって回路装置１Ｃでは、金属スペーサ５Ａの中空部分５Ｃは、プリント基板２の一方の主表面２Ａに沿う左右方向の寸法よりも、一方の主表面２Ａに交差する上下方向の寸法の方が長くなっている。
【０１０８】
金属スペーサ５Ａの中空部分５Ｃは上下方向の寸法の方が左右方向の寸法よりも長いため、本実施の形態ではその分だけ他の実施の形態に比べて中空部分５Ｃの容積が大きくなっている。これによる金属スペーサ５Ａ内部の熱抵抗の上昇を避けるため、本実施の形態においても他の実施の形態と同数（５つ）以上の数の中空部分５Ｃを有するように、上下方向に延びる側壁が設けられている。
【０１０９】
また回路装置１Ｃにおいては、半導体部品３に含まれるリードフレーム３４が、図９に示すようにベースプレート３２に沿う方向（図１８の上下方向）に延びた後に湾曲して一方の主表面２Ａに沿う図１８の左右方向に延び、そこからさらに湾曲してプリント基板２の厚み方向に沿って延びている。このプリント基板２の厚み方向に沿って延びる当該リードフレーム３４の一部は、プリント基板２に形成された複数のスルーホール２３のうちの１つの内部に挿入されている。スルーホール２３内に挿入されたリードフレーム３４は、はんだ層７によりプリント基板２の導体層２１Ｅと電気的に接続されている。リードフレーム３４は、スルーホール２３内をプリント基板２の他方の主表面２Ｂに達し、さらにその図１８の下側の樹脂層８内にまで延びている。このようにリードフレーム３４がスルーホール２３内に挿入されることにより、半導体部品３はプリント基板２に実装される。すなわち半導体部品３はいわゆる挿入実装型となっている。この点において回路装置１Ｃは、リードフレーム３４がプリント基板２の導体層２１Ｅと電気的に接続されることで半導体部品３がプリント基板２に表面実装型の半導体部品３が実装される回路装置１Ａ１，１Ｂ１と異なっている。
【０１１０】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
回路装置１Ｃにおいて、プリント基板２の熱が、半導体部品３のリードフレーム３４から、リードフレーム３４とプリント基板２とを接合するはんだ層７に伝わるために、はんだ層７の表面温度が上昇する場合がある。この場合においても、金属スペーサ５Ａを用いてプリント基板２および半導体部品３を冷却することができる。したがって、プリント基板２のリードフレーム３４が挿入された部品実装面側である一方の主表面２Ａ側、およびその反対側の他方の主表面２Ｂ側のいずれの面からでも、金属スペーサ５Ａ，５Ｂを用いてプリント基板２を冷却することができる。
【０１１１】
つまり実施の形態１，２のように表面実装型の回路装置１Ａ１，１Ｂ１に限らず、本実施の形態のように挿入実装型の回路装置１Ｃにおいても、プリント基板２の一方の主表面２Ａ側および他方の主表面２Ｂ側の双方の面上を効率的に冷却することができる。このため回路装置１Ｃは、プリント基板２を大型化させることなく、一方の主表面側のみから冷却される場合の２倍近い発熱密度に耐えることができる。
【０１１２】
以上に述べた以外の各点については、基本的に実施の形態３は実施の形態１と同様であるためここでは説明を繰り返さない。
【０１１３】
実施の形態４．
まず本実施の形態の回路装置の構成について、図１９および図２０を用いて説明する。図１９は実施の形態４に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。図２０は、図１９の回路装置のうち冷却器以外の部分を中心に実施の形態４に係る回路装置の構成を示す概略斜視図である。図１９および図２０を参照して、本実施の形態の回路装置１Ｄは、基本的に実施の形態１の図１の回路装置１Ａ１と同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし回路装置１Ｄにおいては、実装部品として上記各実施の形態における半導体部品３の代わりに、磁性部品９が用いられている。実装部品としての磁性部品９は、プリント基板２の一方の主表面２Ａよりも図の上方の領域から、プリント基板２の他方の主表面２Ｂよりも図の下方の領域まで、図１９の上下方向に延びている。ここでプリント基板２の一方の主表面２Ａよりも図の上方の領域とは、樹脂層８が供給され一方の主表面２Ａに沿って金属スペーサ５Ａと並ぶ領域である。またプリント基板２の他方の主表面２Ｂよりも図の下方の領域とは、樹脂層８が供給され他方の主表面２Ｂに沿って金属スペーサ５Ｂと並ぶ領域である。すなわち磁性部品９は、樹脂層８が供給され一方の主表面２Ａに沿って金属スペーサ５Ａと並ぶ領域から、プリント基板２内を一方の主表面２Ａから他方の主表面２Ｂまで延び、さらに樹脂層８が供給され一方の主表面２Ａに沿って金属スペーサ５Ａと並ぶ領域まで延びている。したがって磁性部品９は、一方の主表面２Ａの上からプリント基板２内を貫通するように延びている。
【０１１４】
磁性部品９は、たとえばプリント基板２の導体層２１および絶縁層２２により形成されたコイルパターン２４の、導体層２１および絶縁層２２の空洞部分に挿入される磁性体コアである。当該磁性部品９はフェライト等により形成されており、上記のプリント基板２に形成されたコイルパターン２４と併せてトランスおよびリアクトルとして機能する。
【０１１５】
なお図１９および図２０においては、たとえば図１８と同様に、金属スペーサ５Ａ，５Ｂの中空部分５Ｃは、プリント基板２の一方の主表面２Ａに沿う左右方向の寸法よりも、一方の主表面２Ａに交差する上下方向の寸法の方が長くなっている。ただしこのような態様に限らず、本実施の形態においても実施の形態１，２と同様に、金属スペーサ５Ａ，５Ｂの中空部分５Ｃは、プリント基板２の一方の主表面２Ａに沿う左右方向の寸法が、一方の主表面２Ａに交差する上下方向の寸法よりも長い態様であってもよい。つまり磁性部品９の最上部よりも金属スペーサ５Ａの最上部の方が上方に配置されるように金属スペーサ５Ａが厚く形成されてもよい。あるいは磁性部品９の最上部よりも金属スペーサ５Ａの最上部の方が下方に配置されるように金属スペーサ５Ａが薄く形成されてもよい。同様に、磁性部品９の最下部よりも金属スペーサ５Ｂの最下部の方が下方に配置されるように金属スペーサ５Ｂが厚く形成されてもよい。あるいは磁性部品９の最下部よりも金属スペーサ５Ｂの最下部の方が上方に配置されるように金属スペーサ５Ｂが薄く形成されてもよい。
【０１１６】
また図１９においてはプリント基板２を一方の主表面２Ａから他方の主表面２Ｂまで貫通するように延びるスルーホール２３が図示されていない。しかし図１９の回路装置１Ｄにおいても他の実施の形態と同様に、導体層２１および絶縁層２２からなるプリント基板２の本体に対し、一方の主表面２Ａから他方の主表面２Ｂまでプリント基板２を貫通するように延びるスルーホール２３が形成されてもよい。
【０１１７】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態の回路装置１Ｄによれば、プリント基板２に形成されているコイルパターン２４等において発生した熱が、磁性部品９を経由して、冷却器６Ａ，６Ｂに伝えられる。また当該熱は金属スペーサ５Ａ，５Ｂを経由して、冷却器６Ａ，６Ｂに伝えられる。このため回路装置１Ｄは、プリント基板２を大型化させることなく、効率的にプリント基板２を冷却することができる。
【０１１８】
以上に述べた以外の各点については、基本的に実施の形態４は実施の形態１と同様であるためここでは説明を繰り返さない。
【０１１９】
実施の形態５．
まず本実施の形態の回路装置の構成について、図２１および図２２を用いて説明する。図２１は実施の形態５に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。図２２は実装部品および非中実金属スペーサの部分を中心に実施の形態５に係る回路装置の構成を示す概略斜視図である。図２１および図２２を参照して、本実施の形態の回路装置１Ｅは、基本的に実施の形態２の図１３の回路装置１Ｂ１と同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし回路装置１Ｅにおいては、実装部品としての半導体部品３が、金属スペーサ５Ａの中空部分５Ｃ内に配置されている。この点において回路装置１Ｅは、中空部分５Ｃの外側において一方の主表面２Ａ上に半導体部品３が配置される実施の形態１〜４と構成上異なっている。
【０１２０】
また本実施の形態においては、中空部分５Ｃ内において金属スペーサ５Ａが一方の主表面２Ａ上に接合されることが好ましい。これを可能にする観点から、本実施の形態の金属スペーサ５Ａは、実施の形態２と同様に、中空部分５Ｃの上側（冷却器６Ａ側）のみに金属壁の部分を有する態様となっていることが好ましい。すなわち分岐部分５Ａ１１の先端部がプリント基板２に直接接合されることが好ましい。
【０１２１】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態においては半導体部品３が金属スペーサ５Ａの中空部分５Ｃ内に配置される。このため金属スペーサ５Ａの外側には半導体部品３が配置されない。したがって、プリント基板２から冷却器６Ａまでの図２１の上下方向に関する全体を樹脂層８が埋める領域が、実施の形態１〜４に比べて大きくなる。このため本実施の形態においては、実施の形態１〜４に比べて広い面積である金属スペーサ８Ａのベース部を用いて、プリント基板２の一方の主表面２Ａから、樹脂層８を介して冷却器６Ａと接続することが可能となる。このように回路装置１Ｅは、プリント基板２から冷却器６Ａに効率的に熱を伝えることが可能となる。このためプリント基板２を大型化させることなく、出力電力の増大に耐えうる回路装置１Ｅを提供することができる。
【０１２２】
また本実施の形態においては半導体部品３が上方から金属スペーサ５Ａに覆われる構成となる。このため半導体部品３などの実装部品から外部への電磁ノイズの放射を、これを囲む金属スペーサ５Ａが抑制する効果も得られる。
【０１２３】
なお上記においては金属スペーサ５Ａの中空部分５Ｃ内に半導体部品３が配置されている。しかしこれに限らず、当該中空部分５Ｃ内に他の実装部品、たとえばコンデンサまたは抵抗などが配置されてもよい。またたとえば金属スペーサ５Ｂの中空部分５Ｃ内に電子部品４が配置されてもよい。
【０１２４】
実施の形態６．
まず本実施の形態の回路装置の構成について、図２３および図２４を用いて説明する。図２３は実装部品および非中実金属スペーサの部分を中心に実施の形態６に係る回路装置の構成を示す概略斜視図である。図２４は実施の形態６に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。言い換えれば、図２４は図２３中のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿う部分の回路装置の構成を、冷却器６Ａ，６Ｂを含む全体について示すものである。
【０１２５】
図２３を参照して、本実施の形態の回路装置１Ｆは、基本的に実施の形態２の回路装置１Ｂ１および実施の形態５の回路装置１Ｅと同様の構成を有する。このため上記各実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし回路装置１Ｆにおいては、実施の形態２と同様に櫛形状部分を有する態様の金属スペーサ５Ａの一部に、それが切り取られた切り起こし部１０が形成されている。この点において本実施の形態は、このような金属スペーサ５Ａの切り起こし部１０を有さない他の実施の形態とは構成上異なっている。
【０１２６】
具体的には、図２４を参照して、切り起こし部１０はたとえば金属スペーサ５Ａの中空部分５Ｃの上側（冷却器６Ａ側）の、金属スペーサ５Ａ本体を構成する一方の主表面２Ａに沿う金属壁の部分を切り取ることにより形成される。図２４に示すように、この切り取られた金属スペーサ５Ａの最上面の金属壁の部分が、金属スペーサ５Ａの側壁およびその下方の一方の主表面２Ａに接合される部分を形成するように折り曲げられる。これにより切り起こし部１０が形成される。このように切り起こし部１０は金属スペーサ５Ａの一部が屈曲され金属スペーサ５Ａの分岐部分５Ａ１１（図１４参照）を形成する態様とされ、プリント基板２にはんだ層７などを介して接合されている。これにより、実施の形態２、５と同様に分岐部分５Ａ１１を有する金属スペーサ５Ａが形成されている。
【０１２７】
切り起こし部１０は、図２４の断面図に示すように、金属スペーサ５Ａの中空部分５Ｃを形成すべくＬ字状に屈曲されてもよい。また図２４の断面図に示すように切り起こし部１０の外側に配置され、切り取られる前において金属スペーサ５Ａの中空部分５Ｃの側壁を形成していた部分が、その最上面、側面および最下面が一体となるように約９０°ずつ屈曲された構成を有していてもよい。
【０１２８】
なお図２４に示すように、本実施の形態においても実施の形態５と同様に、半導体部品３が金属スペーサ５Ａの中空部分５Ｃ内に配置されていることが好ましい。このようにすれば実施の形態５と同様に、半導体部品３などの実装部品から外部への電磁ノイズの放射を金属スペーサ５Ａが抑制する効果を奏する。
【０１２９】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態のように切り起こし部１０を有する回路装置１Ｆにおいては、半導体部品３からプリント基板２に伝えられた熱が、切り起こし部１０を介して金属スペーサ５Ａに伝えられる。金属スペーサ５Ａ内は中空部分５Ｃを形成するように閉じられた空間として有する領域と、図２４における中空部分５Ｃの右側の領域のように金属壁に閉じられずに樹脂層８に埋設された領域とを有する。このため中空部分５Ｃを広がった熱は、金属壁に閉じられずに樹脂層８に埋設された領域の樹脂層８を介して冷却器６Ａに伝えられる。このように回路装置１Ｆは、他の実施の形態に比べて平面視において樹脂層８が占める面積割合が大きい。したがって回路装置１Ｆは、樹脂層８の高い熱伝導性を利用して、プリント基板２から冷却器６Ａに効率的に熱を伝えることが可能となる。このためプリント基板２を大型化させることなく、出力電力の増大に耐えうる回路装置１Ｆを提供することができる。
【０１３０】
上記の切り起こし部１０は、金属スペーサ５Ａに限らず金属スペーサ５Ｂに形成されてもよい。
【０１３１】
実施の形態７．
図２５は、実施の形態７に係る回路装置の構成を示す概略断面図である。図２６は、実装部品および非中実金属スペーサの部分を中心に実施の形態７に係る回路装置の構成を示す概略斜視図である。図２５および図２６を参照して、本実施の形態の回路装置１Ｇは、基本的に実施の形態１の回路装置１Ａ１と同様の構成を有するため、同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を繰り返さない。ただし回路装置１Ｇにおいては、中空部分５Ｃが、半導体部品３に隣接する領域３５から、プリント基板２の端面２Ｅに隣接する領域２５まで、一方の主表面２Ａに沿うように、図２５、図２６の左右方向に延びている。すなわち金属スペーサ５Ａ，５Ｂは、図２５および図２６の左右方向を貫通するように、柱状に延びる中空部分５Ｃを複数有している。したがって中空部分５Ｃは図２５および図２６の奥行き方向に関して互いに間隔をあけて複数、形成される。
【０１３２】
また図２５に示すように、回路装置１Ｇでは冷却器６として、冷却器６Ａおよび冷却器６Ｂに加え、冷却器接続部６Ｄを有している。冷却器接続部６Ｄは、冷却器６Ａおよび冷却器６Ｂの端部を繋ぐように、一方の主表面２Ａに交差する図２５の上下方向（厚み方向）に延びている。なおここで冷却器６Ａおよび冷却器６Ｂの端部とは、図２５での最も右側の領域である。すなわち図２５では、冷却器６Ａの冷却器６Ｂに対向する最下面のうち最も右側の領域、および冷却器６Ｂの冷却器６Ａに対向する最上面のうち最も左側の領域に、冷却器接続部６Ｄの最上面および最下面としての端面が繋がっている。
【０１３３】
なお冷却器接続部６Ｄは冷却器６Ａおよび冷却器６Ｂとは別体であり、冷却器６Ａの最下面の端部および冷却器６Ｂの最上面の端部に冷却器接続部６Ｄの最上面および最下面としての端面が接続されていてもよい。この場合図２５に示すように、冷却器接続部６Ｄは、図２５の上下方向に関して冷却器６Ａと冷却器６Ｂとの間に配置される。あるいは冷却器接続部６Ｄは冷却器６Ａおよび冷却器６Ｂと一体として、図２５に示す形状を有するように形成されていてもよい。さらに変形例として、図示されないが、たとえば冷却器６Ａおよび冷却器６Ｂの最も右側の端面に、図２５の上下方向に延びる冷却器接続部６Ｄの図２５の左側を向く側面が接続されていてもよい。この場合冷却器接続部６Ｄは、その全体において冷却器６Ａおよび冷却器６Ｂよりも図２５の右側に配置される。
【０１３４】
以上の構成を有するため、回路装置１Ｇにおいては、中空部分５Ｃが、半導体部品３に隣接する領域３５から、冷却器接続部６Ｄに隣接する領域２５まで、一方の主表面２Ａに沿うように、図２５、図２６の左右方向に延びている。このように中空部分５Ｃの延びる方向において本実施の形態は、中空部分５Ｃが領域３５と領域２５とを結ぶ方向に交差する方向に延びる実施の形態１〜６と構成上異なっている。
【０１３５】
本実施の形態における冷却器６Ａ，６Ｂは、高熱伝導率の材料である銅またはアルミニウムなどの金属板であってもよい。ただし本実施の形態の冷却器６Ａ，６Ｂは、窒化アルミニウムなどのセラミック板であってもよい。さらに本実施の形態の冷却器６Ａ，６Ｂは、ヒートパイプまたはペーパチャンバを備えた熱拡散板であってもよい。あるいは本実施の形態の冷却器６Ａ，６Ｂは、上記各材質の板材が適宜組み合わせられてもよい。このように本実施の形態の冷却器６Ａ，６Ｂは様々な種類の補助冷却器である。これに対し、本実施の形態における冷却器接続部６Ｄは、空冷または水冷等による主冷却器である。冷却器接続部６Ｄも冷却器６Ａ，６Ｂと同様の上記材質等により構成されてもよい。なお上記の実施の形態１〜６の各回路装置における冷却器６Ａ，６Ｂも、本実施の形態の冷却器６Ａ，６Ｂと同様の上記材質等により構成されてもよい。
【０１３６】
冷却器６Ａ，６Ｂは主冷却器としての冷却器接続部６Ｄに接続されている。このため、冷却器６Ａ，６Ｂに伝えられた熱は冷却器６Ａ，６Ｂの内部を伝導してから冷却器接続部６Ｄに伝えられる。これにより、金属スペーサ５Ａ，５Ｂのうち冷却器接続部６Ｄから遠い側の金属スペーサ５から冷却器６Ａ，６Ｂのいずれかに伝えられる熱量が少なくなる。その分だけ、金属スペーサ５Ａ，５Ｂのうち冷却器接続部６Ｄに近い側の金属スペーサ５から、より多くの熱を冷却器６Ａ，６Ｂのいずれかに伝えることができる。これにより、効率よく半導体部品３およびプリント基板２を冷却できる。
【０１３７】
なお図２５の回路装置１Ｇでは一例として、回路装置１Ａ１の中空部分５Ｃの延びる方向を平面視にて約９０°回転させた配置とされている。しかしこれに限らず、上記の実施の形態１〜６の各回路装置における冷却器６Ａ，６Ｂの中空部分５Ｃの延びる方向が、図２５と同様の向きとされてもよい。
【０１３８】
また図２５、図２６の回路装置１Ｇにおいては、金属スペーサ５Ａの中空部分５Ｃと金属スペーサ５Ｂの中空部分５Ｃとが平面視にてほぼ同じ方向に延びている。すなわち回路装置１Ｇでは、金属スペーサ５Ａの中空部分５Ｃと金属スペーサ５Ｂの中空部分５Ｃとはともに各図の左右方向に延びている。しかし金属スペーサ５Ａ，５Ｂの中空部分５Ｃの一方のみが図２５、図２６の左右方向に延び、他方が図２５、図２６の紙面奥行き方向に延びる構成であってもよい。すなわち金属スペーサ５Ａの中空部分５Ｃと金属スペーサ５Ｂの中空部分５Ｃとが平面視にて互いにたとえば直交するように交差する構成とされてもよい。
【０１３９】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態においては中空部分５Ｃが、実装部品に隣接する領域３５から、プリント基板２の端面２Ｅに隣接する（冷却器接続部６Ｄに隣接する）２５まで、一方の主表面２Ａに沿うように延びている。ここで一般に、非中実金属スペーサ５Ａ，５Ｂは、平面視にて中空部分５Ｃが延びる方向と直交する方向よりも、平面視にて中空部分５Ｃが延びる方向に高い熱伝導性を備える。すなわち非中実金属スペーサ５Ａ，５Ｂは熱伝導異方性を有する。そのため本実施の形態のように領域３５から領域２５まで中空部分５Ｃが延在する回路装置１Ｇでは、半導体部品３の発熱を領域３５から領域２５まで、より高い効率で伝えることができる。このため回路装置１Ｇでは金属スペーサ５Ａ，５Ｂから冷却器６Ａ，６Ｂに効率よく熱を伝えることができる。したがって回路装置１Ｇでは、金属スペーサ５の温度分布の傾斜が少なくなる。
【０１４０】
実施の形態８．
本実施の形態は、上述した実施の形態１〜７にかかる回路装置を電力変換装置に適用したものである。本発明は特定の電力変換装置に限定されるものではないが、以下、実施の形態８として、三相のインバータに本発明を適用した場合について説明する。
【０１４１】
図２７は、本実施の形態にかかる電力変換装置を適用した電力変換システムの構成を示すブロック図である。図２７に示す電力変換システムは、電源１０００、電力変換装置２０００、負荷３０００から構成される。電源１０００は、直流電源であり、電力変換装置２０００に直流電力を供給する。電源１０００は種々のもので構成することが可能であり、例えば、直流系統、太陽電池、蓄電池で構成することができるし、交流系統に接続された整流回路やＡＣ／ＤＣコンバータで構成することとしてもよい。また、電源１０００を、直流系統から出力される直流電力を所定の電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータによって構成することとしてもよい。
【０１４２】
電力変換装置２０００は、電源１０００と負荷３０００の間に接続された三相のインバータであり、電源１０００から供給された直流電力を交流電力に変換し、負荷３０００に交流電力を供給する。電力変換装置２０００は、図２７に示すように、入力される直流電力を交流電力に変換して出力する主変換回路２０１０と、主変換回路２０１０を制御する制御信号を主変換回路２０１０に出力する制御回路２０３０とを備えている。
【０１４３】
負荷３０００は、電力変換装置２０００から供給された交流電力によって駆動される三相の電動機である。なお、負荷３０００は特定の用途に限られるものではなく、各種電気機器に搭載された電動機であり、例えば、ハイブリッド自動車や電気自動車、鉄道車両、エレベーター、もしくは、空調機器向けの電動機として用いられる。
【０１４４】
以下、電力変換装置２０００の詳細を説明する。主変換回路２０１０は、スイッチング素子と還流ダイオードを備えており（図示せず）、スイッチング素子がスイッチングすることによって、電源１０００から供給される直流電力を交流電力に変換し、負荷３０００に供給する。主変換回路２０１０の具体的な回路構成は種々のものがあるが、本実施の形態にかかる主変換回路２０１０は２レベルの三相フルブリッジ回路であり、６つのスイッチング素子とそれぞれのスイッチング素子に逆並列された６つの還流ダイオードから構成することができる。主変換回路２０１０の各スイッチング素子および各還流ダイオードの少なくともいずれかを、上述した実施の形態１〜７のいずれかのパワーモジュールすなわち半導体部品３などに相当する半導体モジュール２０２０によって構成する。６つのスイッチング素子は２つのスイッチング素子ごとに直列接続され上下アームを構成し、各上下アームはフルブリッジ回路の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を構成する。そして、各上下アームの出力端子、すなわち主変換回路２０１０の３つの出力端子は、負荷３０００に接続される。
【０１４５】
また、主変換回路２０１０は、上記の各スイッチング素子および各還流ダイオードの少なくともいずれか（以下「（各）スイッチング素子」と記載）を駆動する駆動回路（図示なし）を備えている。しかし駆動回路は半導体モジュール２０２０に内蔵されていてもよいし、半導体モジュール２０２０とは別に駆動回路を備える構成であってもよい。駆動回路は、主変換回路２０１０のスイッチング素子を駆動する駆動信号を生成し、主変換回路２０１０のスイッチング素子の制御電極に供給する。具体的には、後述する制御回路２０３０からの制御信号に従い、スイッチング素子をオン状態にする駆動信号とスイッチング素子をオフ状態にする駆動信号とを各スイッチング素子の制御電極に出力する。スイッチング素子をオン状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以上の電圧信号（オン信号）となり、スイッチング素子をオフ状態に維持する場合、駆動信号はスイッチング素子の閾値電圧以下の電圧信号（オフ信号）となる。
【０１４６】
制御回路２０３０は、負荷３０００に所望の電力が供給されるよう主変換回路２０１０のスイッチング素子を制御する。具体的には、負荷３０００に供給すべき電力に基づいて主変換回路２０１０の各スイッチング素子がオン状態となるべき時間（オン時間）を算出する。例えば、出力すべき電圧に応じてスイッチング素子のオン時間を変調するＰＷＭ制御によって主変換回路２０１０を制御することができる。そして、各時点においてオン状態となるべきスイッチング素子にはオン信号を、オフ状態となるべきスイッチング素子にはオフ信号が出力されるよう、主変換回路２０１０が備える駆動回路に制御指令（制御信号）を出力する。駆動回路は、この制御信号に従い、各スイッチング素子の制御電極にオン信号又はオフ信号を駆動信号として出力する。
【０１４７】
本実施の形態に係る電力変換装置では、主変換回路２０１０のスイッチング素子と還流ダイオードとして実施の形態１〜７にかかる回路装置のパワーモジュールを適用する。このため上記のように冷却効率を向上させるなどの作用効果を実現することができる。
【０１４８】
本実施の形態では、２レベルの三相インバータに本発明を適用する例を説明したが、本発明は、これに限られるものではなく、種々の電力変換装置に適用することができる。本実施の形態では、２レベルの電力変換装置としたが３レベルやマルチレベルの電力変換装置であっても構わないし、単相負荷に電力を供給する場合には単相のインバータに本発明を適用しても構わない。また、直流負荷等に電力を供給する場合にはＤＣ／ＤＣコンバータやＡＣ／ＤＣコンバータに本発明を適用することも可能である。
【０１４９】
また、本発明を適用した電力変換装置は、上述した負荷が電動機の場合に限定されるものではなく、例えば、放電加工機やレーザ加工機、又は誘導加熱調理器や非接触器給電システムの電源装置として用いることもでき、さらには太陽光発電システムや蓄電システム等のパワーコンディショナーとして用いることも可能である。
【０１５０】
以上に述べた各実施の形態（に含まれる各例）に記載した特徴を、技術的に矛盾のない範囲で適宜組み合わせるように適用してもよい。
【０１５１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１５２】
１Ａ１，１Ａ２，１Ａ３，１Ａ４，１Ａ５，１Ｂ１，１Ｂ２，１Ｂ３，１Ｂ４，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ  回路装置、２  プリント基板、２Ａ  一方の主表面、２Ｂ  他方の主表面、２Ｅ  端面、３  半導体部品、４  電子部品、５，５Ａ，５Ｂ  金属スペーサ、５Ａ１  扁平管、５Ａ２，５Ａ３，５Ａ４，５Ａ５，５Ａ６  角管、５Ａ７，５Ａ８  金属平板、５Ａ９  波状金属板、５Ａ１０  櫛形状部分、５Ａ１１  分岐部分、５Ｃ  中空部分、５Ｄ  スペーサ貫通孔、６，６Ａ，６Ｂ  冷却器、６Ｃ  突起部、６Ｄ  冷却器接続部、７  はんだ層、８  樹脂層、９  磁性部品、１０  切り起こし部、２０  フォトレジスト層、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ  導体層、２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ  絶縁層、２３  スルーホール、２４  コイルパターン、２５，３５  領域、３１  半導体素子、３２  ベースプレート、３３  樹脂パッケージ、３４  リードフレーム、１０００  電源、２０００  電力変換装置、２０１０  主変換回路、２０２０  半導体モジュール、２０３０  制御回路、３０００  負荷。
【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】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年6月24日(2020.6.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板と、
前記プリント基板の少なくとも一方の主表面上に少なくとも一部が配置される実装部品と、
前記プリント基板の少なくとも一方の主表面上に配置される金属スペーサと、
前記金属スペーサの前記プリント基板と反対側に配置される冷却器と、
前記金属スペーサと前記冷却器との間に配置される樹脂層とを備え、
前記金属スペーサは前記プリント基板と前記冷却器との間に少なくとも１つの中空部分を形成可能な形状を有し、
前記冷却器と前記金属スペーサとが電気的に絶縁されている、回路装置。
【請求項２】
前記金属スペーサは、前記一方の主表面に交差する方向に関して、前記実装部品以上の厚みを有する、請求項１に記載の回路装置。
【請求項３】
前記プリント基板は前記一方の主表面に沿う導体層を含み、
前記金属スペーサは、前記導体層と、第１の接合材により接合されており、
前記第１の接合材の融点は、前記金属スペーサを構成する金属材料の融点未満である、請求項１または２に記載の回路装置。
【請求項４】
前記実装部品と、前記金属スペーサとは、前記第１の接合材により接続される、請求項３に記載の回路装置。
【請求項５】
前記金属スペーサは、櫛形状を有する第１領域と、前記第１領域と平面的に重なる領域から前記実装部品と平面的に重なる領域まで延びる第２領域とを含み、
前記実装部品と、前記金属スペーサの前記第２領域とは、第２の接合材により接続される、請求項３に記載の回路装置。
【請求項６】
前記第２の接合材は前記第１の接合材とは異なる材料である、請求項５に記載の回路装置。
【請求項７】
前記金属スペーサは、前記一方の主表面に沿う方向に拡がる、互いに縦方向間隔をあけて対向する１対の第１の部分と、前記１対の第１の部分の間の領域を前記１対の第１の部分のそれぞれから前記一方の主表面に交差する方向に延び、前記一方の主表面に沿う方向に関して互いに幅方向間隔をあけて配置される複数の第２の部分とを含み、
前記金属スペーサは、前記幅方向間隔により前記中空部分を形成し、
前記１対の第１の部分のいずれかは前記プリント基板に接合される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項８】
前記金属スペーサは、前記一方の主表面に沿う方向に拡がる第１の部分と、前記第１の部分から前記一方の主表面に交差する方向に延び、前記一方の主表面に沿う方向に関して互いに幅方向間隔をあけて配置される複数の第２の部分とを含み、
前記金属スペーサは、前記幅方向間隔により前記中空部分を形成し、
前記複数の第２の部分は前記プリント基板に接合される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項９】
前記中空部分内に前記実装部品が配置された、請求項８に記載の回路装置。
【請求項１０】
前記金属スペーサの一部に、前記金属スペーサが切り取られた切り起こし部が形成されており、
前記切り起こし部は前記金属スペーサの一部が屈曲され前記プリント基板に接合されている、請求項８または９に記載の回路装置。
【請求項１１】
前記中空部分は、前記実装部品に隣接する領域から、前記プリント基板の端面に隣接する領域まで、前記一方の主表面に沿うように延びる、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項１２】
前記金属スペーサは前記一方の主表面上の第１の金属スペーサと、前記一方の主表面と反対側の他方の主表面上の第２の金属スペーサとを含み、
前記冷却器は前記一方の主表面上の第１の冷却器と、前記他方の主表面上の第２の冷却器とを含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項１３】
前記冷却器は、前記第１の冷却器の端部と前記第２の冷却器の端部とを繋ぐように前記一方の主表面に交差する方向に延びる冷却器接続部をさらに含み、
前記中空部分は、前記実装部品に隣接する領域から、前記冷却器接続部に隣接する領域まで、前記一方の主表面に沿うように延びる、請求項１２に記載の回路装置。
【請求項１４】
前記実装部品は磁性部品であり、
前記磁性部品は前記一方の主表面の上から前記プリント基板内を貫通するように延びている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項１５】
前記中空部分は柱状に延び、前記一方の主表面に沿う方向に関して互いに間隔をあけて複数形成されている、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の回路装置を含む電力変換装置であって、
前記回路装置に含まれる半導体モジュールを有し、入力される電力を変換して出力する主変換回路と、
前記主変換回路を制御する制御信号を前記主変換回路に出力する制御回路と備えた電力変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本実施の形態の回路装置は、プリント基板と、実装部品と、金属スペーサと、冷却器と、樹脂層とを備える。実装部品はプリント基板の少なくとも一方の主表面上に少なくとも一部が配置される。金属スペーサはプリント基板の少なくとも一方の主表面上に配置される。冷却器は金属スペーサのプリント基板と反対側に配置される。樹脂層は金属スペーサと冷却器との間に配置される。金属スペーサはプリント基板と冷却器との間に少なくとも１つの中空部分を形成可能な形状を有する。冷却器と金属スペーサとが電気的に絶縁されている。
本実施の形態の回路装置は、プリント基板と、実装部品と、非中実金属スペーサと、冷却器と、樹脂層とを備える。実装部品はプリント基板の少なくとも一方の主表面上に少なくとも一部が配置される。非中実金属スペーサはプリント基板の少なくとも一方の主表面上に配置される。冷却器は非中実金属スペーサのプリント基板と反対側に配置される。樹脂層は非中実金属スペーサと冷却器との間に配置される。非中実金属スペーサはプリント基板と冷却器との間に少なくとも１つの中空部分を形成可能な形状を有する。
【国際調査報告】
2019146524.tif 000030
2019146524.tif 000031