CN105321898A - 金属基座安装基板以及金属基座安装基板安装部件 - Google Patents
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Abstract
本发明的金属基座安装基板的特征是具备金属基座电路基板,该金属基座电路基板具备包含第一面和与上述第一面相反的一侧的第二面的金属基板、被设置于上述金属基板的上述第一面上的绝缘膜、及被设置于上述绝缘膜上的金属膜;以及电子部件,该电子部件被设置于上述金属基座电路基板的上述金属膜上,在上述金属基板中,将与相对于该金属基座安装基板的法线呈45°以下的角度且通过上述电子部件的与上述金属膜对置的面的多条直线的集合体重叠的区域规定为第一区域,将上述第一区域以外的区域规定为第二区域时,槽被设置于上述第二区域,而在上述第一区域中没有设置槽。
Description
技术领域
本发明涉及金属基座安装基板以及金属基座安装基板安装部件。
背景技术
以往公知有将绝缘栅双极晶体管(IGBT;InsulatedGateBipolarTransistor)以及二极管等半导体元件、电阻、电容器等电子部件搭载于电路基板上而构成的变频器装置、功率半导体装置。
这样的装置具备发热量高的电子部件,所以要求具有高的散热性。为了确保上述高的散热性,开发了具有在绝缘树脂粘合层(绝缘膜)接合金属板层(金属基板)的构造的装置(参照专利文献1)。
然而,在这样的构造中,由于绝缘膜与金属基板的线膨胀系数不同而产生弯曲,由此可能引起散热不良、电子部件的连接不良等问题。
专利文献1:日本特开2011-216619号公报
发明内容
本发明的目的在于提供具有高的散热性并有效防止因温度变化产生的弯曲且电子部件的连接可靠性优异的金属基座安装基板,另外,提供具备金属基座安装基板的金属基座安装基板安装部件,该金属基座安装基板具有高的散热性并有效防止因温度变化产生的弯曲且电子部件的连接可靠性优异。
这样的目的通过下述(1)~(15)的本发明实现。
(1)一种金属基座安装基板,具备金属基座电路基板,该金属基座电路基板具备包含第一面和与上述第一面相反的一侧的第二面的金属基板、被设置于上述金属基板的上述第一面上的绝缘膜、及被设置于上述绝缘膜上的金属膜;以及电子部件,该电子部件被设置于上述金属基座电路基板的上述金属膜上,其特征在于,
在上述金属基板中,将与相对于该金属基座安装基板的法线呈45°以下的角度且通过上述电子部件的与上述金属膜对置的面的多条直线的集合体重叠的区域规定为第一区域,将上述第一区域以外的区域规定为第二区域时,槽被设置于上述第二区域,而在上述第一区域中没有设置槽。
(2)在上述(1)所述的金属基座安装基板中,上述电子部件包含从绝缘栅双极晶体管、场效应晶体管以及变压器中选择的至少1种。
(3)在上述(1)或者(2)所述的金属基座安装基板中,上述金属基板由铝或者铝合金构成。
(4)在上述(1)~(3)中任一项所述的金属基座安装基板中,上述槽被设置于上述金属基板的上述第二面。
(5)在上述(1)~(4)中任一项所述的金属基座安装基板中,上述槽的宽度在0.025mm以上、5mm以下的范围。
(6)在上述(1)~(5)中任一项所述的金属基座安装基板中,上述槽的深度在0.10mm以上、5mm以下的范围。
(7)在上述(1)~(6)中任一项所述的金属基座安装基板中,上述金属基板的厚度在0.8mm以上、7.0mm以下的范围。
(8)在上述(1)~(7)中任一项所述的金属基座安装基板中,在上述槽的深度为D[mm]、上述金属基板的厚度为T[mm]时,D与T满足0.20≤D/T≤0.95的关系。
(9)在上述(1)~(8)中任一项所述的金属基座安装基板中,上述金属膜的厚度在10μm以上、500μm以下的范围。
(10)在上述(1)~(9)中任一项所述的金属基座安装基板中,上述绝缘膜的厚度在40μm以上、300μm以下的范围。
(11)在上述(1)~(10)中任一项所述的金属基座安装基板中,在上述金属基板的上述第二面,在将上述第一区域所占的面积设为S1[mm2]、上述第二区域所占的面积设为S2[mm2]时,S1与S2满足0.50≤S1/S2≤4.0的关系。
(12)在上述(1)~(11)中任一项所述的金属基座安装基板中,在上述金属基板的上述第二面,在将上述第二区域所占的面积设为S2[mm2]、上述槽所占的面积设为SG[mm2]时,S2与SG满足0.03≤SG/S2≤0.70的关系。
(13)在上述(1)~(12)中任一项所述的金属基座安装基板中,在俯视该金属基座安装基板时,上述槽以包围上述电子部件的方式被设置。
(14)一种金属基座安装基板安装部件,其特征在于,具备:冷却器、和被设置于上述冷却器的上述(1)~(13)中任一项所述的金属基座安装基板。
(15)在上述(14)所述的金属基座安装基板安装部件中,上述冷却器是马达的外壳。
根据本发明,能够提供具有高的散热性并有效防止因温度变化产生的弯曲且电子部件的连接可靠性优异的金属基座安装基板,另外,能够提供具备金属基座安装基板的金属基座安装基板安装部件,该金属基座安装基板具有高的散热性并有效防止因温度变化产生的弯曲且电子部件的连接可靠性优异。
附图说明
图1是示意性表示本发明的金属基座安装基板的优选实施方式的剖视图。
图2是示意性表示本发明的金属基座安装基板的优选实施方式的仰视图。
图3是示意性表示本发明的金属基座安装基板安装部件的优选实施方式的剖视图。
图4是表示应用了本发明的金属基座安装基板(金属基座安装基板安装部件)的带基板的马达的优选实施方式的立体图。
附图标记的说明
1000:带基板的马达;100:金属基座安装基板(电子装置);10:金属基座电路基板;1:金属基板;1a:上表面;1b:下表面;11:第一区域;12:第二区域;121:槽;2:绝缘膜;3:金属膜(电路图案);5:电子部件;9:密封件;200:冷却器;300:金属基座安装基板安装部件;500:马达;501:转子;501a:轴;502:定子;503:外壳;503a:侧面;N:法线;B:边界;IV:内侧假想线;OV:外侧假想线;θ:角度;α、α1、α2:角度。
具体实施方式
以下,根据附图所示的优选实施方式详细说明本发明的金属基座安装基板以及金属基座安装基板安装部件。
<金属基座安装基板>
首先,说明本发明的金属基座安装基板。
图1是示意性表示本发明的金属基座安装基板的优选实施方式的剖视图,图2是示意性表示本发明的金属基座安装基板的优选实施方式的仰视图。
此外,在以下的说明中,将图1中的上侧称为“上”,下侧称为“下”,将左侧称为“左”,右侧称为“右”。另外,本说明书参照的附图夸大表示结构的一部分,没有准确反映实际的尺寸比率等。
金属基座安装基板(电子装置)100具备金属基座电路基板10、和被设置于金属基座电路基板10上的电子部件5。
<金属基座电路基板>
金属基座电路基板10具备包含上表面(第一面)1a和下表面(与第一面相反的一侧的第二面)1b的金属基板1、被设置于金属基板1的上表面1a上的绝缘膜2、以及被设置于绝缘膜2上的金属膜3。
<金属基板>
金属基板1具有支承绝缘膜2以及金属膜3的功能。
金属基板1由包含金属材料的材料构成。金属材料一般导热性优异。因此,具备这样的金属基板1的金属基座电路基板10整体能够发挥优异的散热性。
构成金属基板1的金属材料没有特别限定,例如可举出铝、铜等单质金属、包含从中选择的至少1种的合金等。其中,考虑基于优异的导热性(散热性)、机械强度、化学的稳定性、线膨胀系数与导热性的平衡等综合观点,优选铝或者铝合金作为金属材料。
金属基板1的厚度(没有设置后面详述的槽121的部位的金属基板1的厚度)没有特别限定,优选为0.8mm以上、7.0mm以下的范围,更优选为1.0mm以上、5.0mm以下的范围。
若金属基板1的厚度是上述范围内的值,则能够使金属基板1的散热性、机械强度的特性特别优异并且能够特别提高金属基板1的折弯性等加工性。
与此相对,若金属基板1的厚度不足上述下限值,则金属基板1的散热性、机械强度表现出降低的趋势。
另外,若金属基板1的厚度超过上述上限值,则金属基板1的折弯性等加工性表现出降低的趋势。
在金属基板1设置(形成)有多条在其下表面1b开口的直线状的槽121。
由此,与没有槽121的金属基板相比,金属基板1的表面积变大,所以能够使金属基板1的散热性优异。另外,通过设置槽121,能够防止因金属基座电路基板10的温度变化引起的弯曲(因各部分的线膨胀系数不同引起的弯曲)。
其结果是,例如即使金属基座安装基板(电子装置)100在急剧加热/冷却的环境下,也能够抑制在将电子部件5与金属基座电路基板10接合的钎料接合部或者其附近产生裂缝等不良。即,能够提高金属基座电路基板10的热循环特性。
特别地,将槽121设置于金属基板1的下表面(与绝缘膜2相反的一侧的面)1b,由此能够使金属基板1的散热效率特别优异,能够更显著发挥上述效果。
另外,槽121相对于电子部件5设置于满足规定关系的位置。
具体而言,在金属基板1中,将与相对于金属基座安装基板100(金属基座电路基板10)的法线呈45°以下的角度且通过电子部件5的下表面(与金属膜3对置的面)的多条直线(假想直线)的集合体重叠的区域规定为第一区域11,将第一区域11以外的区域规定为第二区域12时,槽121被设置于第二区域12,在第一区域11中没有设置槽121。
这里,如图1以及图2所示,第一区域11沿其面方向的剖面积从金属基板1的上表面1a向下表面1b增大。换言之,第一区域11具备在俯视金属基座安装基板100时与电子部件5重合的柱状的中央部、和包围该中央部且沿面方向的剖面积从金属基板1的上表面1a向下表面1b增大(递增)的周边部。
而且,该周边部的倾斜角度即在图1中由第一区域11同第二区域12的边界B(用双点划线表示)、与通过电子部件5的边缘(金属膜3侧的边缘)的金属基座安装基板100的法线N(用单点划线表示)所成的角度θ为45°。此外,用于规定角度θ的金属基座安装基板100的法线N在与该电子部件5的下表面的交点,与边界B的延长线相交。
另外,在本实施方式中,电子部件5的俯视形状为四边形,沿图1所示的金属基座安装基板100的厚度方向的剖面相当于沿平行于电子部件5的俯视形状(四边形)的一边的线或者对角线将金属基座安装基板100切断的剖面。
这样,相对于电子部件5在满足规定关系的位置设置槽121,由此能够使金属基板1的散热效果特别优异。另外,能够更有效地防止因金属基座电路基板10的温度变化产生的弯曲,能够使电子部件5的连接可靠性特别优异。
考虑由于以下的理由得到上述效果。
即,在电子部件5产生的热通过导热,经由金属膜3以及绝缘膜2传递至金属基板1。这里,金属膜3以及绝缘膜2的厚度足够薄,所以在电子部件5产生的热在大部分尚未向金属膜3以及绝缘膜2的面方向扩散之前而传递至金属基板1。而且,金属基板1的内部的导热并非各向同性地进行,而是在其厚度方向,特别是在上述第一区域11内优先进行。
槽121不被设置于第一区域11,而是被设置于第二区域12,由此能够增大金属基板1的表面积。另外,能够增大金属基板1中优先传热的区域(第一区域11)的体积,增大实际发挥功能的热容量。由此,能够很好地保持金属基板1内的导热、蓄热以及向金属基板1的外部的散热的平衡,能够稳定发挥冷却效果。由此,能够更有效地防止因金属基座电路基板10的温度变化产生的弯曲,能够使电子部件5的连接可靠性特别优异。
如上所述,各槽121可以存在于第二区域12,但如图1所示,优选存在于与第一区域11分离规定距离的角度α的范围。此外,规定该范围的内侧假想线IV、与图1所示的金属基座安装基板100(金属基座电路基板10)的法线N所成的角度α1优选为46°以上,更优选为50°以上。另一方面,规定该范围的外侧假想线OV与金属基座安装基板100(金属基座电路基板10)的法线N所成的角度α2优选为80°以下,更优选为75°以下。
由此,更显著发挥上述效果。
在金属基板1的下表面1b,在第一区域11所占的面积为S1[mm2],第二区域12所占的面积为S2[mm2]时,S1与S2优选满足0.50≤S1/S2≤4.0的关系,更优选满足1.0≤S1/S2≤2.0的关系。
通过满足这样的关系,由此能够充分提高电子部件5的安装密度并且使金属基板1的散热性特别优异。
在图1以及图2所示的结构中,设置有多条槽121。
由此,金属基板1的表面积变得更大,所以能够使金属基板1的散热性特别优异。另外,能够更有效地防止金属基座电路基板10的弯曲。
在图1中用“W”表示的各槽121的宽度(最大宽度)优选为0.025mm以上、5mm以下的范围,更优选为0.05mm以上、4mm以下的范围。
由此,能够使金属基座电路基板10的机械强度足够优异并且使金属基板1的散热性更加优异,能够更有效地防止金属基座电路基板10的弯曲。
与此相对,若各槽121的宽度不足上述下限值,则很难使金属基板1的表面积足够大,金属基板1的散热性有降低的可能性。
另外,若各槽121的宽度超过上述上限值,则存在难以使金属基座安装基板100(金属基座电路基板10)的机械强度足够优异的可能性。
在图1所示的金属基座电路基板10中,各槽121是不贯通金属基板1而具有底部的有底槽。
由此,能够使金属基座安装基板100(金属基座电路基板10)的机械强度特别优异。另外,在仰视金属基座安装基板100(金属基座电路基板10)时,隔着各槽121存在的两个区域的导热性能够特别优异,所以能够使金属基座安装基板100(金属基座电路基板10)整体的散热性特别优异。
图1中用“D”表示的各槽121的深度(最大深度)优选为0.10mm以上、5mm以下的范围,更优选为0.40mm以上、4mm以下的范围。
由此,金属基座电路基板10能够更高水平地发挥机械强度和防止弯曲的效果。
与此相对,若各槽121的深度不足上述下限值,则很难使金属基板1的表面积足够大,金属基板1的散热性有降低的可能性。
另外,若各槽121的深度超过上述上限值,则存在很难使金属基座安装基板100(金属基座电路基板10)的机械强度足够优异的可能性。
此外,各槽121的剖面形状不限定于图1所示那样的使顶部朝向金属基板1的上表面1a的三角形,例如,也可以是半圆形等任意形状。
在各槽121的深度为D[mm],金属基板1的厚度为T[mm]时,D与T优选满足0.20≤D/T≤0.95的关系,更优选满足0.25≤D/T≤0.95的关系,进一步优选满足0.40≤D/T≤0.80的关系。
由此,金属基座电路基板10能够更高水平地发挥机械强度和防止弯曲的效果。
与此相对,若D/T的值不足上述下限值,则很难使金属基板1的表面积足够大,金属基板1的散热性有降低的可能性。
另外,若D/T的值超过上述上限值,则存在很难使金属基座安装基板100(金属基座电路基板10)的机械强度足够优异的可能性。
如上述那样,在图1所示的金属基座电路基板10中,各槽121是不贯通金属基板1而具有底部的有底槽,但被设置于金属基板1的槽121也可以包含沿金属基板1的厚度方向贯通的贯通槽。
各槽121的长度没有特别限定,但优选为沿该槽121延伸的方向的金属基板1的长度的10%以上、90%以下的范围,更优选为20%以上、80%以下的范围。
由此,能够使金属基座电路基板10的机械强度足够优异并且使金属基板1的散热性更加优异,能够更有效地防止金属基座电路基板10的弯曲。
与此相对,若各槽121的长度不足上述下限值,则很难使金属基板1的表面积足够大,金属基板1的散热性有降低的可能性。
另外,若各槽121的长度超过上述上限值,则存在很难使金属基座安装基板100(金属基座电路基板10)的机械强度足够优异的可能性。
相邻的槽121彼此的间隔(间距)没有特别限定,但优选为0.2mm以上、40mm以下的范围,更优选为0.5mm以上、10mm以下的范围。
由此,能够使金属基板1的散热性特别优异,能够更有效地防止因金属基座电路基板10的温度变化产生的弯曲。另外,能够使金属基座电路基板10的机械强度特别优异。
与此相对,若相邻的槽121彼此的间隔不足上述下限值,则存在很难使金属基座安装基板100(金属基座电路基板10)的机械强度足够优异的可能性。
另外,若相邻的槽121彼此的间隔超过上述上限值,则很难使金属基板1的表面积足够大,金属基板1的散热性有降低的可能性。
在金属基板1的下表面1b,在第二区域12所占的面积为S2[mm2],槽121所占的面积为SG[mm2]时,S2与SG优选满足0.03≤SG/S2≤0.70的关系,更优选满足0.05≤SG/S2≤0.40的关系。
由此,金属基座电路基板10能够更高水平地发挥机械强度和防止弯曲的效果。
与此相对,若SG/S2的值不足上述下限值,则很难使金属基板1的表面积足够大,金属基板1的散热性有降低的可能性。
另外,若SG/S2的值超过上述上限值,则存在很难使金属基座安装基板100(金属基座电路基板10)的机械强度足够优异的可能性。
在仰视(俯视)金属基座安装基板100时,多条槽121相互大致正交,以包围电子部件5的方式被设置。
由此,能够使金属基板1的散热效率特别优异。另外,能够有效防止金属基板1在各方向的散热程度的不得已的差别,能够更有效地防止金属基座电路基板10的弯曲。
<绝缘膜>
绝缘膜2是具有绝缘性的膜,具有防止形成于金属膜3的电路与金属基板1短路的功能,并且具有将金属膜3粘合于金属基板1的功能。
绝缘膜2的厚度没有特别限定,优选为40μm以上、300μm以下的范围。
若绝缘膜2的厚度是上述范围内的值,则能够更有效地将来自绝缘膜2的上侧的热传递至金属基板1。由此,能够使金属基座电路基板10整体的散热性特别优异,并且能够有效缓和因金属基板1与绝缘膜2的热膨胀率差产生的热应力。
并且,能够使绝缘膜2的绝缘性特别优异。另外,能够有效防止在绝缘膜2内的面方向的热扩散,更显著地发挥设置上述槽121所产生的效果。
与此相对,若绝缘膜2的厚度不足上述下限值,则由于金属基板1与绝缘膜2的热膨胀率差,存在很难充分缓和在金属基板1与绝缘膜2之间产生热应力的可能性。另外,存在很难使绝缘膜2的绝缘性足够优异的可能性。
另外,若绝缘膜2的厚度超过上述上限值,则表现出金属基座电路基板10整体的散热性降低的趋势。
绝缘膜2的膜整体具有绝缘性即可,但通常由绝缘性高的绝缘性材料构成。
作为绝缘膜2的结构材料例如可举出各种绝缘性树脂材料、各种陶瓷材料等。
作为构成绝缘膜2的绝缘性材料例如可举出环氧树脂、苯氧基树脂等。
作为环氧树脂,能够适当使用包含芳香环构造以及脂环构造(脂环式的碳环构造)的至少任意一方的环氧树脂。
使用这样的环氧树脂,从而能够提高绝缘膜2的玻璃化转变温度,并且能够进一步提高绝缘膜2的导热性。
作为具有芳香环或脂肪环构造的环氧树脂,例如可举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚E型环氧树脂、双酚M型环氧树脂、双酚P型环氧树脂、双酚Z型环氧树脂等双酚型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛型环氧树脂、四酚基乙烷型酚醛清漆型环氧树脂等酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、具有联苯骨架的苯酚芳型环氧树脂等芳基亚烷基型环氧树脂、萘型环氧树脂等。此外,作为上述环氧树脂,可以单独使用上述中的1种,也可以同时采用两种以上。
若利用包含苯氧树脂的材料构成绝缘膜2,则能够提高绝缘膜2的耐弯曲性。
另外,通过包含苯氧树脂,从而能够降低绝缘膜2的弹性率。由此,能够提高金属基座电路基板10的应力缓和力。
作为苯氧树脂,例如可举出具有双酚骨格的苯氧树脂、具有萘骨格的苯氧树脂、具有蒽骨格的苯氧树脂、具有联苯骨格的苯氧树脂等。另外,也可以使用具有多种上述骨格的构造的苯氧树脂。
作为构成绝缘膜2的陶瓷材料例如可举出氧化铝等。
绝缘膜2可以包含陶瓷材料和绝缘性树脂材料。例如,绝缘膜2可以由在绝缘性树脂材料中分散有由陶瓷材料构成的粒子的材料构成。
绝缘膜2可以具有各部位均匀的组成,也可以是在一部分的部位组成不同。例如,绝缘膜2可以是具有组成不同的多层的层叠体,可以由组成在厚度方向倾斜变化的倾斜材料构成。
<金属膜>
金属膜3是构成金属基座电路基板10的电路的部分。
金属膜(电路图案)3例如由铜、铝、镍、铁、锡等金属构成。此外,金属膜3可以包含2种以上金属。
金属膜3的厚度没有特别限定,优选为10μm以上、500μm以下的范围,更优选为20μm以上、300μm以下的范围。
若金属膜3的厚度是上述范围内的值,则能够使金属基座安装基板100的耐久性特别优异。另外,能够进一步减少金属膜3的电流损失少,能够向金属膜3更稳定地接通大电流。另外,能够有效防止金属膜3的面方向的热扩散,更显著地发挥设置上述槽121所产生的效果。
此外,可以在绝缘膜2与金属膜3之间夹装粘合层等其它层。
金属膜3可以具有各部位均匀的组成,也可以是在一部分的部位组成不同。例如,金属膜3可以具有组成不同的多层的层叠体,也可以由组成在厚度方向倾斜变化的倾斜材料构成。
<电子部件>
在上述金属基座电路基板10的金属膜3连接电子部件5。由此,完成电子电路。
作为电子部件5,例如可举出微型计算机等的IC芯片、绝缘栅双极晶体管、场效应晶体管、变压器、二极管等半导体元件、电阻、电容器等。
金属基座安装基板100优选具备上述中特别是从绝缘栅双极晶体管、场效应晶体管以及变压器选择的至少1种作为电子部件5。
它们是被称为为功率元件的发热量大的电子部件。因此,具备这样的电子部件的金属基座安装基板100要求更高的散热性,但容易产生在背景技术中记载的问题。与此相对,在本发明中,在具备这样的电子部件的情况下,也能够可靠地防止上述问题的产生。即,在金属基座安装基板100具备这样的电子部件的情况下,更显著发挥本发明的效果。
<密封件>
在图1所示的结构中,在金属基座电路基板10的形成有电路(金属膜3)的一面侧(图1中的上侧)设置有密封件9,从而覆盖金属膜3以及电子部件5。
由此,能够使金属基座安装基板100的耐湿性、耐化学品性等特别优异,能够提高金属基座安装基板100的可靠性。
密封件9的厚度没有特别限定,优选为200μm以上、3mm以下的范围。
若密封件9的厚度是上述范围内的值,则能够有效防止金属基座安装基板100的厚型化并且能够可靠地覆盖金属膜3、电子部件5。由此,更可靠地发挥上述效果。
与此相对,若密封件9的厚度不足上述下限值,则很难长时间稳定覆盖金属膜3、电子部件5,存在无法充分发挥上述效果的可能性。
另外,若密封件9的厚度超过上述上限值,则存在导致金属基座安装基板100厚型化的情况。
作为密封件9的结构材料,例如可举出各种绝缘性树脂材料、各种陶瓷材料等。
作为构成密封件9的绝缘性材料,例如可举出环氧树脂、苯氧树脂等。
作为环氧树脂,可以适当使用包含芳香环构造以及脂环构造(脂环式的碳环构造)的至少任意一方的环氧树脂。
使用这样的环氧树脂,从而能够提高密封件9的玻璃化转变温度,并且能够进一步提高密封件9的导热性。
作为具有芳香环或脂肪环构造的环氧树脂,例如可举出双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚E型环氧树脂、双酚M型环氧树脂、双酚P型环氧树脂、双酚Z型环氧树脂等双酚型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛型环氧树脂、四酚基乙烷型酚醛清漆型环氧树脂等酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、具有联苯骨架的苯酚芳型环氧树脂等芳基亚烷基型环氧树脂、萘型环氧树脂等。此外,作为上述环氧树脂,可以单独使用上述中的1种,也可以同时采用两种以上。
若利用包含苯氧树脂的材料构成密封件9,则能够提高密封件9的耐弯曲性。
另外,通过包含苯氧树脂,从而能够降低密封件9的弹性率。由此,能够提高金属基座电路基板10的应力缓和力。
作为苯氧树脂,例如可举出具有双酚骨格的苯氧树脂、具有萘骨格的苯氧树脂、具有蒽骨格的苯氧树脂、具有联苯骨格的苯氧树脂等。另外,也可以使用具有多种上述骨格的构造的苯氧树脂。
作为构成密封件9的陶瓷材料例如可举出氧化铝等。
密封件9可以包含陶瓷材料和绝缘性树脂材料。例如,密封件9可以由在绝缘性树脂材料中分散有由陶瓷材料构成的粒子的材料构成。
密封件9可以具有各部位均匀的组成,也可以是在一部分的部位组成不同。例如,密封件9可以是具有组成不同的多层的层叠体,也可以由组成在厚度方向倾斜变化的倾斜材料构成。
金属基座安装基板100可以在任意装置中使用。作为上述装置,例如可举出功率半导体装置、LED照明、变频器装置等半导体装置。这样的半导体装置一般发热量大,根据本发明,能够使它们的热量高效地散热。因此,本发明能够适用于这样的半导体装置。
这里,变频器装置是从直流电生成交流电(具有逆转换的功能)的装置。而且,功率半导体装置与通常的半导体元件相比具有高耐压特性、大电流特性、高速·高频特性等特性,一般被称为设备。作为上述功率半导体装置,可举出整流二极管、功率晶体管、功率MOSFET、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、可控硅、门关断可控硅(GTO)、三端双向可控硅等。
<金属基座安装基板安装部件>
接下来,说明本发明的金属基座安装基板安装部件。
图3是示意性表示本发明的金属基座安装基板安装部件的优选实施方式的剖视图。
如图3所示,金属基座安装基板安装部件300具备冷却器200、和与冷却器200接触设置的金属基座安装基板100。
通过具有这样的结构,由此能够将应散热的一部分热量从金属基板1传递至冷却器200。因此,能够使金属基座安装基板安装部件300整体的散热效率特别优异。由此,能够更有效地防止因金属基座安装基板100的温度变化产生的弯曲,能够使电子部件5的连接可靠性特别优异。
冷却器200通常由导热率高的材料构成。
作为冷却器200的结构材料,例如可举出铝、铜等单质金属、包含从它们之中选择的至少1种的合金等。其中,考虑基于优异的导热性(散热性)、机械强度、化学稳定性、线膨胀系数与导热性的平衡等的综合观点,优选铝或者铝合金作为冷却器200的结构材料。
在图3所示的结构中,冷却器200呈板状,但冷却器200的形状没有被限定。冷却器200例如可以具备风扇。
<带基板的马达>
接下来,说明作为本发明的金属基座安装基板安装部件的更具体的一个例子的带基板的马达。
图4是表示应用了本发明的金属基座安装基板(金属基座安装基板安装部件)的带基板的马达的优选实施方式的立体图。
图4所示的带基板的马达1000是具备马达500和被设置于马达500的外周部的三张金属基座安装基板100的起电一体型的马达。
马达500是具有U相、V相、W相的三相SR马达。SR马达近几年被内置于电动汽车,例如作为驱动源使用。
如图4所示,马达500具有连结有轴501a的转子501、将转子501收纳并支承为能够旋转的定子502、收纳定子502的外壳503。
外壳503(马达500)的整体形状为六棱柱状。即,外壳503的外周部是邻接的侧面503a彼此的法线方向相互不同的六边形。
三张金属基座安装基板100是用于控制马达500的动作(驱动)的控制基板。而且,各金属基座安装基板100作为U相用的变频器、V相用的变频器、W相用的变频器发挥功能。
如上所述,各金属基座安装基板100具备金属基座电路基板10、和被设置于金属基座电路基板10上的电子部件5。
在本实施方式中,各金属基座电路基板10是用于安装三相(U相、V相、W相)中的任意一相的输出变频器电路的电路基板。
如上所述,各金属基座电路基板10具备金属基板1、被设置于金属基板1的上表面1a上的绝缘膜2、被设置于绝缘膜2上的金属膜3。
在金属基板1上设置有满足上述条件的槽121,金属基板1在其下表面(设置有槽121的面)1b与外壳503接触。即,外壳503作为冷却器发挥功能,带基板的马达1000中具备金属基座安装基板100和外壳503的部分作为金属基座安装基板安装部件发挥功能。
这样的结构能够使带基板的马达(具备金属基座安装基板100的装置)1000的冷却效率特别优异,并且特别有利于实现带基板的马达1000的小型化。
以上说明了本发明的优选实施方式,但本发明不限定于这些,在能够实现本发明的目的范围内的变形、改进等包含于本发明。
例如,在上述实施方式中,槽呈直线状,但也可以呈曲线状(包含螺旋状、同心圆状等)。
另外,在上述实施方式中,在金属基板上设置有多条槽,但至少设置有1条槽即可。
另外,在上述实施方式中,槽被设置于金属基板的下表面(与绝缘膜相反的一侧的面),但也可以被设置于金属基板的上表面(绝缘膜侧的面)。在该情况下,能够使金属基板的下表面平坦,所以能够在金属基板的下表面适当地设置冷却器等其它部件。其结果是,例如能够使金属基座安装基板的散热性更加优异。
另外,在上述实施方式中,金属基座安装基板(金属基板)呈平板状,但在本发明中,例如也可以呈弯板状。
此外,在金属基座安装基板呈弯板状的情况下,第一区域由通过电子部件的与金属膜对置的面的多条法线来规定。在该情况下,与各法线呈45°以下的角度的多条直线被设定为分别通过各法线同电子部件的与金属膜对置的面的交点。
另外,在上述实施方式中,金属基座安装基板与马达接合来使用,在本发明中,可以与马达以外的部件接合来使用,也可以在不与其它部件接合的状态下使用。
另外,带基板的马达的金属基座安装基板的设置数量在上述实施方式中为3张,但并不局限于此,例如也可以是1张、2张或者4张以上。
另外,马达在上述实施方式中为SR马达,但并不局限于此,例如也可以是同步马达、异步马达或者直流马达。
另外,马达在上述实施方式中的整体形状为六棱柱状,但并不局限于此,例如也可以是四棱柱状、五棱柱状或圆柱状。另外,作为其它的形状,例如可举出由平坦的侧面和弯曲的侧面规定的形状。这样,即使金属基座安装基板所接合的部件为具有弯曲面的形状,由于金属基座安装基板具有槽,所以也能够使对该部件的形状随着性优异。因此,能够可靠地得到上述部件与金属基座安装基板高的紧贴性。
另外,马达外壳的每一个侧面的金属基座安装基板的配置数量在上述实施方式中为1张,但并不局限于此,例如也可以是2张以上。
另外,在上述实施方式中,金属基座安装基板被设置于马达外壳的侧面,但例如也可以被设置于外壳的端面(与轴相反的一侧的面、轴侧的面)。
另外,金属基座安装基板例如可以具有控制除马达以外的其它促动器等需要开关的动作的功能。
Claims (15)
1.一种金属基座安装基板,具备金属基座电路基板,该金属基座电路基板具备包含第一面和与所述第一面相反的一侧的第二面的金属基板、被设置于所述金属基板的所述第一面上的绝缘膜、及被设置于所述绝缘膜上的金属膜;以及电子部件,该电子部件被设置于所述金属基座电路基板的所述金属膜上,所述金属基座安装基板的特征在于,
在所述金属基板中,将与相对于该金属基座安装基板的法线呈45°以下的角度且通过所述电子部件的与所述金属膜对置的面的多条直线的集合体重叠的区域规定为第一区域,将所述第一区域以外的区域规定为第二区域时,槽被设置于所述第二区域,而在所述第一区域中没有设置槽。
2.根据权利要求1所述的金属基座安装基板,其特征在于,
所述电子部件包含从绝缘栅双极晶体管、场效应晶体管以及变压器中选择的至少1种。
3.根据权利要求1所述的金属基座安装基板,其特征在于,
所述金属基板由铝或者铝合金构成。
4.根据权利要求1所述的金属基座安装基板,其特征在于,
所述槽被设置于所述金属基板的所述第二面。
5.根据权利要求1所述的金属基座安装基板,其特征在于,
所述槽的宽度在0.025mm以上、5mm以下的范围。
6.根据权利要求1所述的金属基座安装基板,其特征在于,
所述槽的深度在0.10mm以上、5mm以下的范围。
7.根据权利要求1所述的金属基座安装基板,其特征在于,
所述金属基板的厚度在0.8mm以上、7.0mm以下的范围。
8.根据权利要求1所述的金属基座安装基板,其特征在于,
在所述槽的深度为D单位是mm、所述金属基板的厚度为T单位是mm时,D与T满足0.20≤D/T≤0.95的关系。
9.根据权利要求1所述的金属基座安装基板,其特征在于,
所述金属膜的厚度在10μm以上、500μm以下的范围。
10.根据权利要求1所述的金属基座安装基板,其特征在于,
所述绝缘膜的厚度在40μm以上、300μm以下的范围。
11.根据权利要求1所述的金属基座安装基板,其特征在于,
在所述金属基板的所述第二面,在将所述第一区域所占的面积设为S1单位是mm2、所述第二区域所占的面积设为S2单位是mm2时,S1与S2满足0.50≤S1/S2≤4.0的关系。
12.根据权利要求1所述的金属基座安装基板,其特征在于,
在所述金属基板的所述第二面,在将所述第二区域所占的面积设为S2单位是mm2、所述槽所占的面积设为SG单位是mm2时,S2与SG满足0.03≤SG/S2≤0.70的关系。
13.根据权利要求1所述的金属基座安装基板,其特征在于,
在俯视该金属基座安装基板时,所述槽以包围所述电子部件的方式被设置。
14.一种金属基座安装基板安装部件,其特征在于,具备:
冷却器、和被设置于所述冷却器的权利要求1所述的金属基座安装基板。
15.根据权利要求14所述的金属基座安装基板安装部件,其特征在于,
所述冷却器是马达的外壳。
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