DE102014107703A1

DE102014107703A1 - Elektronische Vorrichtung

Info

Publication number: DE102014107703A1
Application number: DE102014107703.2A
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Morino Seiji
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2014-06-02
Publication date: 2014-12-24
Also published as: JP2015005643A; US9431318B2; US20140376188A1; JP5974988B2

Abstract

Bei einer elektronischen Vorrichtung sind ein einseitiges Wärmestrahlungselement (301) und ein zweiseitiges Wärmestrahlungselement (302) auf einer Oberfläche (24) eines Substrats (2) benachbart zu einer Wärmesenke (6) angeordnet. Das einseitige Wärmestrahlungselement (301) hat einen bedeckten leitfähigen Rückseitenabschnitt (361) und einen geformten Rückoberflächenabschnitt (46) auf dem bedeckten leitfähigen Rückseitenabschnitt (361) benachbart zu der Wärmesenke (6) und strahlt Wärme zu dem Substrat (2). Eine Oberfläche (382) eines freigelegten leitfähigen Rückseitenabschnitts (362) des zweiseitigen Wärmestrahlungselements (302) benachbart zu der Wärmesenke (6) ist freigelegt, und das zweiseitige Wärmestrahlungselement (302) strahlt Wärme zu dem Substrat (2) und der Wärmesenke (6). Der geformte Rückoberflächenabschnitt (46) steuert eine Grenzposition des einseitigen Wärmestrahlungselements (301) zu der Wärmesenke (6) aufgrund einer Verformung des Substrats (2). Ein Wärmestrahlungsgel (52) ist zwischen den freigelegten leitfähigen Rückseitenabschnitt (362) und die Wärmesenke (6) gefüllt, um von dem zweiseitigen Wärmestrahlungselement (302) zu der Wärmesenke (6) Wärme zu strahlen.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine elektronische Vorrichtung, die ein Substrat und ein Halbleiterelement, das mit dem Substrat elektrisch verbunden ist, hat.
Bei einer elektronischen Vorrichtung, bei der ein Halbleiterelement, wie zum Beispiel ein Transistor, mit einem Substrat elektrisch verbunden ist, ist es bekannt, eine Wärmesenke, wie zum Beispiel ein wärmestrahlendes Glied, abgewandt von dem Substrat hinsichtlich des Halbleiterelements anzuordnen, und einen elektrischen Verbindungsweg von dem Halbleiterelement zu dem Substrat und einen Wärmestrahlungsweg von dem Halbleiterelement zu der Wärmesenke voneinander zu trennen. Die JP2002-50722A offenbart beispielsweise eine solche elektronische Vorrichtung und lehrt, einen Wärmestrahlungsweg zwischen dem Halbleiterelement und einer Wärmesenke mit einem wärmeleitfähigen Gelmaterial zu füllen.
Als ein spezifisches Beispiel eines Beabstandens des Substrats von der Wärmesenke um einen vorbestimmten Raum sind Vorsprünge an der Wärmesenke an Orten, die Ecken einer rechtwinkligen Form des Substrats entsprechen, als Trägerabschnitte gebildet, und das Substrat ist an den Trägerabschnitten durch Schrauben oder dergleichen fixiert.
Bei einer solchen Struktur wird jedoch ein Zwischenabschnitt des Substrats zwischen den Trägerabschnitten ohne Weiteres relativ zu den Abschnitten des Substrats, die den Trägerabschnitten entsprechen, aufgrund einer Änderung der Temperatur gebogen oder verformt. Es ist daher notwendig, die Dicke eines elektrisch isolierenden und wärmestrahlenden Materials (wärmeleitfähigen Materials) zu erhöhen, um das Halbleiterelement, selbst wenn das Substrat. zu der Wärmesenke verformt wird, dahingehend zu beschränken, mit der Wärmesenke in Berührung zu sein, was einen Isolationsfehler verursacht. Wenn jedoch die Dicke des elektrisch isolierenden und wärmestrahlenden Materials übermäßig erhöht wird, ist es wahrscheinlich, dass ein Wärmestrahlungsverhalten verschlechtert wird.
Bei einer elektronischen Vorrichtung, bei der eine Mehrzahl von Halbleiterelementen an einem Substrat angebracht ist, trifft es nicht immer zu, dass die Halbleiterelemente die gleiche Menge an Wärme erzeugen, wenn dieselben elektrisch betrieben werden. Das heißt, es gibt einen Fall, bei dem ein Element, das eine relativ große Menge an Wärme erzeugt, und ein Element, das eine relativ kleine Menge an Wärme erzeugt, an dem gleichen Substrat angebracht sind. Eine technische Idee eines Nutzens von unterschiedlichen Wärmestrahlungsstrukturen für solche zwei Arten von Elementen ist nicht bekannt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine elektronische Vorrichtung, die eine Mehrzahl von Elementen an einem Substrat hat, zu schaffen, die fähig ist, einen Einfluss aufgrund einer Verformung des Substrats zu reduzieren und ein Wärmestrahlungsverhalten zu verbessern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine elektronische Vorrichtung eine Wärmesenke, ein Substrat, ein einseitiges Wärmestrahlungselement, ein zweiseitiges Wärmestrahlungselement und ein elektrisch isolierendes und wärmestrahlendes Material auf. Die Wärmesenke hat eine wärmeaufnehmende Oberfläche. Das Substrat hat eine gegenüberliegende Oberfläche und ist durch eine Mehrzahl von Trägerabschnitten getragen, derart, dass die gegenüberliegende Oberfläche der wärmeaufnehmenden Oberfläche der Wärmesenke gegenüberliegt.
Das einseitige Wärmestrahlungselement ist auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Substrats angeordnet. Das einseitige Wärmestrahlungselement ist konfiguriert, um Wärme zu dem Substrat zu strahlen. Das einseitige Wärmestrahlungselement ist ein elektronisches Element und weist einen ersten Chip, einen ersten substratseitigen leitfähigen Abschnitt und einen bedeckten leitfähigen Rückoberflächenabschnitt auf. Der erste substratseitige leitfähige Abschnitt ist benachbarter zu dem Substrat als der erste Chip angeordnet und ist mit dem Substrat elektrisch verbunden. Der bedeckte leitfähige Rückoberflächenabschnitt ist hinsichtlich des ersten Chips abgewandt von dem Substrat angeordnet und ist mit dem Substrat durch einen ersten leitfähigen Anschluss elektrisch verbunden. Der bedeckte leitfähige Rückoberflächenabschnitt hat eine Oberfläche, die mit einem geformten Harz benachbart zu der Wärmesenke bedeckt ist.
Das zweiseitige Wärmestrahlungselement ist auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Substrats angeordnet und ist konfiguriert, um zu dem Substrat und der wärmeaufnehmenden Oberfläche der Wärmesenke Wärme zu strahlen. Das zweiseitige Wärmestrahlungselement ist ein elektronisches Element und weist einen zweiten Chip, einen zweiten substratseitigen leitfähigen Abschnitt und einen freigelegten leitfähigen Rückoberflächenabschnitt auf. Der zweite substratseitige leitfähige Abschnitt ist zu dem Substrat benachbarter als der zweite Chip angeordnet und ist mit dem Substrat elektrisch verbunden. Der freigelegte leitfähige Rückoberflächenabschnitt ist hinsichtlich des zweiten Chips abgewandt von dem Substrat angeordnet und ist durch einen zweiten leitfähigen Anschluss mit dem Substrat elektrisch verbunden. Der freigelegte leitfähige Rückoberflächenabschnitt hat eine Oberfläche, die benachbart zu der Wärmesenke mit dem geformten Harz nicht bedeckt ist.
Das elektrisch isolierende und wärmestrahlende Material hat eine Wärmeleitfähigkeit und ist mindestens zwischen den freigelegten leitfähigen Rückoberflächenabschnitt des zweiseitigen Wärmestrahlungselements und die wärmeaufnehmende Oberfläche der Wärmesenke gefüllt.
Bei der im Vorhergehenden beschriebenen Struktur dient das geformte Harz, das die Oberfläche des bedeckten leitfähigen Rückoberflächenabschnitts des einseitigen Wärmestrahlungselements bedeckt, als ein Anschlag, der eine Grenzposition des einseitigen Wärmestrahlungselements zu der Wärmesenke regelt, wenn das einseitige Wärmestrahlungselement gemäß einer Verformung des Substrats aufgrund einer Änderung der Temperatur bewegt wird. Das elektrisch isolierende und wärmestrahlende Material ist ferner zwischen den freigelegten leitfähigen Rückoberflächenabschnitt und die warmeaufnehmende Oberfläche der Wärmesenke gefüllt. Eine Wärme, die von dem zweiseitigen Wärmestrahlungselement erzeugt wird, wird daher bevorzugt zu der wärmeaufnehmenden Oberfläche der Wärmesenke gestrahlt.
Da zwei Typen von Elementen, die unterschiedliche Charakteristiken haben, auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Substrats angeordnet sind, besitzt die elektronische Vorrichtung effektiv eine Funktion eines Reduzieren eines Einflusses aufgrund einer Verformung des Substrats sowie eine Funktion eines Verbesserns eines Wärmestrahlungsverhaltens.
Die vorhergehenden und anderen Ziele, Charakteristiken und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vorgenommen ist, in denen gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet sind. Es zeigen:
1A eine schematische Draufsicht eines Substrats einer elektronischen Vorrichtung gesehen entlang eines Pfeils IA in 1B gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
1B eine schematische Seitenansicht des Substrats der elektronischen Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
1C eine schematische Draufsicht des Substrats der elektronischen Vorrichtung gesehen entlang eines Pfeils IC in 1B gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
2A eine schematische Draufsicht einer Wärmesenke der elektronischen Vorrichtung, die in 1B gezeigt ist;
2B eine Seitenansicht der Wärmesenke gesehen entlang eines Pfeils IIB in 2A;
2C eine Seitenansicht der Wärmesenke gesehen entlang eines Pfeils IIC in 2A;
3 ein schematisches Diagramm eines Motortreibers, bei dem die elektronische Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel genutzt ist;
4 eine schematische Querschnittsansicht der elektronischen Vorrichtung entlang einer Linie IV-IV in 1C;
5 eine Querschnittsansicht eines Teils der elektronischen Vorrichtung, bei dem ein einseitiges Wärmestrahlungselement angeordnet ist, in 4;
6 eine Querschnittsansicht eines Teils der elektronischen Vorrichtung, bei dem ein zweiseitiges Wärmestrahlungselement angeordnet ist, in 4;
7 eine grafische Darstellung, die elektrische Ströme, die in einem Wechselrichterelement und einem Leistungsquellenrelaiselement fließen, darstellt, wenn die elektronische Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in Betrieb ist;
8 eine schematische Querschnittsansicht einer elektronischen Vorrichtung als ein Vergleichsbeispiel des ersten Ausführungsbeispiels;
9 eine schematische Draufsicht eines Substrats einer elektronischen Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung; und
10 ein schematisches Diagramm eines Motortreibers, bei dem die elektronische Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel genutzt ist.
Im Folgenden sind exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Bei den exemplarischen Ausführungsbeispielen sind gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet und Beschreibungen derselben sind nicht wiederholt.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Eine elektronische Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird bei einem Motortreiber, der einen Motor als eine Last treibt, genutzt. Eine elektronische Vorrichtung 101 wird beispielsweise bei einem Motortreiber 801 genutzt, der eine elektrische Leistung einer Batterie 86 in eine Dreiphasenwechselstromleistung wandelt, um einen Dreiphasenwechselstrommotor 891, wie es in 3 gezeigt ist, zu treiben. Der Motortreiber 801 wird beispielsweise genutzt, um einen Motor zu treiben, der ein Lenkunterstützungsdrehmoment einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung eines Fahrzeugs ausgibt.
Der Motortreiber 801 weist allgemein eine Dreiphasenwechselrichterschaltung 821 und eine Leistungsversorgungsabschaltungseinheit 811, die an einem Eingangsabschnitt der Dreiphasenwechselrichterschaltung 821 angeordnet ist, auf. Die Dreiphasenwechselrichterschaltung 821 weist sechs Wechselrichterelemente 321–326 auf. Die Leistungsversorgungsabschaltungseinheit 811 weist Leistungsversorgungsrelaiselemente 311, 312 auf. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedes der Wechselrichterelemente 321-326 und der Leistungsversorgungsrelaiselemente 311, 312 aus einem Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET; MOSFET = metal Oxide semiconductor field effect transistor) hergestellt und mit einer Freilaufdiode versehen.
Die sechs Gleichrichterelemente 321–326 sind brückengeschaltet, um obere und untere Zweige einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase zu bilden. Die Wechselrichterelemente 324, 325, 326 sehen Schaltelemente 324, 325, 326 von unteren Zweigen der U-Phase, der V-Phase bzw. der W-Phase vor.
Ein verbindender Punkt zwischen dem Schaltelement 321 eines oberen Zweigs und dem Schaltelement 324 eines unteren Zweigs ist mit einer U-Phasen-Wicklung des Motors 891 verbunden. Ein verbindender Punkt zwischen dem Schaltelement 322 eines oberen Zweigs und dem Schaltelement 325 eines unteren Zweigs ist mit einer V-Phasen-Wicklung des Motors 891 verbunden. Ein verbindender Punkt zwischen dem Schaltelement 323 eines oberen Zweigs und dem Schaltelement 326 eines unteren Zweigs ist mit einer W-Phasen-Wicklung des Motors 891 verbunden. Bei dem Beispiel von 3 ist der Motor 891 mit einer Y-Schaltung angegeben. Als ein anderes Beispiel kann der Motor 891 eine Δ-Schaltung haben.
Eine Spule 87 und ein elektrolytischer Kondensator 88 reduzieren und glätten eine Pulsation einer Spannung, die in die Wechselrichterschaltung 821 eingegeben wird.
Die zwei Leistungsversorgungsrelais 311, 312 sind miteinander in einer Leistungsversorgungsleitung Lp zwischen der Batterie 86 und der Wechselrichterschaltung 821 in Reihe geschaltet. Das Leistungsversorgungsrelaiselement 311, das zu der Batterie 86 benachbarter als das Leistungsversorgungsrelaiselement 312 ist, ist auf eine solche Art und Weise verbunden, dass die Freilaufdiode desselben ermöglicht, dass ein elektrischer Strom von der Wechselrichterschaltung 821 zu der Batterie 86 fließt. Das Leistungsversorgungsrelaiselement 312, das zu der Wechselrichterschaltung 821 benachbarter als das Leistungsversorgungsrelaiselement 311 ist, ist auf eine solche Art und Weise verbunden, dass die Freilaufdiode desselben ermöglicht, dass ein elektrischer Strom von der Batterie 86 zu der Wechselrichterschaltung 821 fließt. Selbst wenn daher die Batterie 86 in irgendeine Richtung geschaltet ist, beschränken die Leistungsversorgungsrelaiselemente 311, 312, dass ein elektrischer Strom zwischen der Batterie 86 und der Wechselrichterschaltung 821 über die Freilaufdioden fließt, wenn die Leistungsversorgungsrelais 311, 312 abgeschaltet sind.
Der Motortreiber 801 weist eine Steuerung 83 auf, die basierend auf einem Befehlssignal, das von einer anderen Steuereinheit (nicht gezeigt) geliefert wird, oder Erfassungssignalen, die von verschiedenen Sensoren geliefert werden, Schaltbetriebsvorgänge der Wechselrichterelemente 321 bis 326 steuert, um den Motor 891 mit einer gewünschten Wechselstromspannung zu versorgen. Die Steuerung 83 öffnet und schließt beispielsweise gemäß einem Ein und einem Aus eines Zündschalters des Fahrzeugs die Leistungsversorgungsrelaiselemente 311, 312. Die Steuerung 83 kann bei einem Notfall für den Zweck einer Ausfallsicherheit die Leistungsversorgungsrelais 311, 312 abschalten, wenn eine Fehlfunktion der Wechselrichterschaltung 821 oder dergleichen erfasst wird.
Die Schaltung des Motors 801, die im Vorhergehenden beschrieben ist, ist als die elektronische Vorrichtung 101, wie sie in 1A–1C gezeigt ist, realisiert. Die elektronische Vorrichtung 101 weist ein Substrat 2 und elektronische Teile, die an dem Substrat 2 angebracht sind, auf. Es sei bemerkt, dass in 1A–1C eine Darstellung einer Spule 87 weggelassen ist. In 1A, 1C und 2A sind einige Komponenten und Abschnitte einer Klarheit wegen durch eine Schraffierung dargestellt.
Das Substrat 2 ist an den Trägerabschnitten 64 einer Wärmesenke 6, die in 2A–2C gezeigt ist, durch Fixierungsglieder, wie zum Beispiel Schrauben, fixiert. Die Wärmesenke 6 ist aus Aluminium hergestellt. Die Wärmesenke 6 nimmt eine Wärme, die von den elektronischen Elementen, die an dem Substrat 2 angebracht sind, erzeugt wird, auf, wenn die elektronischen Elemente elektrisch betrieben werden. Die Wärmesenke 6 hat einen erhabenen Abschnitt, der von einer Basisoberfläche 61 als eine Plattform erhaben ist. Der erhabene Abschnitt liefert eine wärmeaufnehmende Oberfläche 63, die höher als die Basisoberfläche 61 gelegen ist. Die Wärmesenke 6 hat ferner eine Mehrzahl von Trägerabschnitten 64, die jeweils eine Säulenform haben. Der Trägerabschnitt 64 hat eine Trägeroberfläche 62, die höher als die wärmeaufnehmende Oberfläche 63 ist.
Auf eine Oberfläche des Substrats 2, die von der Wärmesenke 6 abgewandt ist, ist als eine erste Oberfläche 23 Bezug genommen, und auf eine Oberfläche des Substrats 2, die zu der Wärmesenke 6 benachbart ist, ist als eine zweite Oberfläche 24 Bezug genommen. Die zweite Oberfläche 24 liegt der Wärmesenke 6 gegenüber und auf dieselbe ist ferner als eine gegenüberliegende Oberfläche Bezug genommen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel haben das Substrat 2 und die Wärmesenke 6 jeweils eine im Wesentlichen rechtwinklige Form. Das Substrat 2 ist an fünf Orten, wie zum Beispiel vier Eckenabschnitten und einem Mittelabschnitt der rechtwinkligen Form, mit Durchgangslöchern 25 gebildet. Die Wärmesenke 6 ist an fünf Orten, wie zum Beispiel vier Eckenabschnitten und einem Mittelabschnitt der rechtwinkligen Form, mit den Trägerabschnitten 64 versehen. Die Trägeroberflächen 62 der fünf Trägerabschnitte 64 liegen auf der gleichen Höhe. Jeder der Trägerabschnitte 64 ist mit einem Fixierungsloch 65, wie zum Beispiel einem mit einem Gewinde versehenen Loch, gebildet.
Um das Substrat 2 an der Wärmesenke 6 zu fixieren, wird das Substrat 2 auf der Wärmesenke 6 platziert, derart, dass die zweite Oberfläche 24 mit den Trägeroberflächen 62 in Berührung ist, und dann werden Fixierungsglieder 66, wie zum Beispiel Schrauben, in den Fixierungslöchern 65 durch die Löcher 25 des Substrats 2 festgezogen. Das Substrat 2 wird somit durch die Trägerabschnitte 64 getragen, derart, dass die zweite Oberfläche 24 als die gegenüberliegende Oberfläche der wärmeaufnehmenden Oberfläche 63 der Wärmesenke 6 mit einem vorbestimmten Abstand gegenüberliegt.
Elektronische Komponenten sind an der ersten Oberfläche 23 und der zweiten Oberfläche 24 des Substrats 2 angebracht. Ein elektrolytischer Kondensator 88, ein Mikrocomputer 841 und eine Steuer-IC 842, die die Steuerung 83 bilden, Kondensatoren 851 und Widerstände 852 sind beispielsweise an der ersten Oberfläche 23 des Substrats 2 angebracht. Acht MOSFET, Kondensatoren 851 und Widerstände 852 sind beispielsweise an der zweiten Oberfläche 24 des Substrats 2 angebracht. Ein Verbinder 29 ist auf einer Seite des Substrats 2 vorgesehen. Der Verbinder 29 nimmt extern Kabel auf.
Auf die sechs Wechselrichter 321–326, die in 3 gezeigt sind, ist ebenfalls als Chips 32 Bezug genommen, und auf eine Struktur, die den Chip 32, einen Leitungsrahmen und ein geformtes Harz aufweist, ist als ein Halbleiterpaket 302 Bezug genommen. Das Halbleiterpaket 302 bildet ein zweiseitiges Wärmestrahlungselement, das später im Detail beschrieben ist. Das heißt die Wechselrichterelemente 321–326 in der Schaltung von 3 sind basierend auf der Funktion derselben benannt, und die zweiseitigen Wärmestrahlungselemente 302 in 1A–1C und 4 und anschließenden Figuren sind basierend auf der Konfiguration derselben in dem Zustand, in dem dieselben auf dem Substrat 2 angeordnet sind, benannt.
Auf die Leistungsversorgungsrelaiselemente 311, 312, die in 3 gezeigt ist, ist ähnlicherweise ferner als Chips 31 Bezug genommen, und auf eine Struktur, die den Chip 31, einen Leitungsrahmen und ein geformtes Harz aufweist, ist als ein Halbleiterpaket 301 Bezug genommen. Das Halbleiterpaket 301 bildet ein einseitiges Wärmestrahlungselement, das später im Detail beschrieben ist. Die Leistungsversorgungsrelaiselemente 311, 312 sind basierend auf der Funktion derselben benannt, und die einseitigen Wärmestrahlungselemente 301 sind basierend auf der Konfiguration derselben in dem Zustand, in dem dieselben auf dem Substrat 2 angeordnet sind, benannt.
Wie in 1C gezeigt ist, sind drei zweiseitige Wärmestrahlungselemente 302, zwei einseitige Wärmestrahlungselemente 301 und drei zweiseitige Wärmestrahlungselemente 302 auf der zweiten Oberfläche 24 des Substrats in dieser Reihenfolge von dem oberen Ende von 1C angeordnet. Diese Elemente 301, 302 sind in einer Region angeordnet, die durch die drei Trägerabschnitte 64 umgeben ist, von denen zwei an entgegengesetzten Enden der Wärmesenke 6 gelegen sind, und von denen eines in dem Mittelabschnitt der Wärmesenke 6 gelegen ist. Die zweiseitigen Wärmestrahlungselemente 302 sind hinsichtlich einer Planaren Richtung des Substrats 2 zwischen den Trägerabschnitten 64 und den einseitigen Wärmestrahlungselementen 301 gelegen.
Wie in 1B gezeigt ist, sind die einseitigen Wärmestrahlungselemente 301 und die zweiseitigen Wärmestrahlungselemente 302 hinsichtlich einer Höhenrichtung, die senkrecht zu der Planaren Richtung des Substrats 2 ist, zwischen dem Substrat 2 und der wärmeaufnehmenden Oberfläche 63 der Wärmesenke 6 gelegen. In diesem Fall ist die Höhe der einseitigen Wärmestrahlungselemente 301 von dem Substrat 2 größer als die Höhe der zweiseitigen Wärmestrahlungselemente 302.
Ein Wärmestrahlungsgel 5 ist zwischen die wärmeaufnehmende Oberfläche 63 und die einseitigen Wärmestrahlungselemente 301 und die zweiseitigen Wärmestrahlungselemente 302 als ein elektrisch isolierendes und wärmestrahlendes Material gefüllt. Das Wärmestrahlungsgel 5 ist aus einem thermisch leitfähigen Material, das beispielsweise Silikon als eine Hauptkomponente aufweist, hergestellt. Das Wärmestrahlungsgel 5 weist einen ersten Wärmestrahlungsgelabschnitt 51 und einen zweiten Wärmestrahlungsgelabschnitt 52 auf. Der erste Wärmestrahlungsgelabschnitt 51 ist zwischen dem einseitigen Wärmestrahlungselement 301 und der wärmeaufnehmenden Oberfläche 63 gelegen. Der zweite Wärmestrahlungsgelabschnitt 52 ist zwischen den zweiseitigen Wärmestrahlungselementen 302 und der wärmeaufnehmenden Oberfläche 63 gelegen. Der erste Wärmestrahlungsgelabschnitt 51 hat eine relativ kleine Dicke. Der zweite Wärmestrahlungsgelabschnitt 52 hat eine relativ große Dicke. Der erste Wärmestrahlungsgelabschnitt 51 ist beispielsweise dünner als der zweite Wärmestrahlungsgelabschnitt 52.
Eine Beschreibung ist als Nächstes unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 vorgenommen. 4 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV in 1C. 5 und 6 sind Querschnittsansichten, die jeweils eine weiter detaillierte Struktur eines Elementanordnungsabschnitts darstellen. Eine Bezugsziffer 11 bezeichnet einen Elementanordnungsabschnitt, der das einseitige Wärmestrahlungselement 301, das angebracht ist, aufweist. Eine Bezugsziffer 12 bezeichnet einen Elementanordnungsabschnitt, der das zweiseitige Wärmestrahlungselement 302 aufweist.
Wie in 4 und 5 gezeigt ist, weist das einseitige Wärmestrahlungselement 301 den Chip 31, einen Leitungsrahmen 135, einen Leitungsrahmen 361, einen Leitungsanschluss 137 und ein geformtes Harz 41 auf. Der Leitungsrahmen 135 dient als ein erster substratseitiger leitfähiger Abschnitt. Der Leitungsrahmen 135 ist auf dem Chip 31 benachbart zu dem Substrat 2 angeordnet. Der Leitungsrahmen 135 ist ferner durch eine Lotschicht 7, die auf einer Endoberfläche 33 benachbart zu dem Substrat 2 angeordnet ist, mit dem Chip 31 elektrisch verbunden. Bei dem MOSFET bildet eine Drain-Elektrode, die von dem geformten Harz 41 freigelegt ist, üblicherweise den Leitungsrahmen 135.
Der Leitungsrahmen 361 dient als ein bedeckter leitfähiger Rückoberflächenabschnitt. Der Leitungsrahmen 361 ist hinsichtlich des Chips 31 abgewandt von dem Substrat 2 angeordnet. Der Leitungsrahmen 361 ist durch eine Lotschicht 7 mit dem Chip 31 elektrisch verbunden. Der Leitungsrahmen 361 ist ferner durch den Leitungsanschluss 137 und eine Lotschicht 7 mit dem Substrat 2 elektrisch verbunden. In diesem Fall dient der Leitungsanschluss 137 als ein erster leitfähiger Anschluss.
Das geformte Harz 41 bedeckt die Seiten des Chips 31, des Leitungsrahmens 135, des Leitungsrahmens 361 und des Leitungsanschlusses 137. Das geformte Harz 41 bedeckt ferner für eine elektrische Isolation die Rückoberfläche 381 des Leitungsrahmens 361, die Rückoberfläche 381, die zu der Wärmesenke 6 benachbart ist. Auf einen Teil des geformten Harzes 41, der die Rückoberfläche 381 des Leitungsrahmens 361 bedeckt, ist im Folgenden als ein geformter Rückoberflächenabschnitt 46 Bezug genommen.
Der erste Wärmestrahlungsgelabschnitt 51 ist zwischen die wärmeaufnehmende Oberfläche 63 der Wärmesenke 6 und die Endoberfläche 34 des einseitigen Wärmestrahlungselements 301 benachbart zu der Wärmesenke 6, das heißt der Endoberfläche 34 des geformten Rückoberflächenabschnitts 46, gefüllt. Der erste Wärmestrahlungsgelabschnitt 51 ist dünn und dient als das elektrisch isolierende und wärmestrahlende Material.
Die Endoberfläche 34 des einseitigen Wärmestrahlungselements 301 und die wärmeaufnehmende Oberfläche 63 der Wärmesenke 6 haben feine Unebenheiten, die Vorsprünge und Vertiefungen aufweisen. Da der erste Wärmestrahlungsgelabschnitt 51 in die Vertiefungen gefüllt ist, wird eine Luftschicht zwischen der Endoberfläche 34 und der wärmeaufnehmenden Oberfläche 63 auf so klein wie möglich reduziert. Als solche verbessert sich die Wärmestrahlungseigenschaft.
Wärme, die von dem Chip 31 des einseitigen Wärmestrahlungselements 301 erzeugt wird, wenn der Chip 31 elektrisch betrieben wird, wird über den Leitungsrahmen 135 sowie über den Leitungsrahmen 361 und den Leitungsanschluss 137 zu dem Substrat 2 abgegeben. Da jedoch die Rückoberfläche 381 des Leitungsrahmens 361 mit dem geformten Rückoberflächenabschnitt 46 bedeckt ist, ist die Rückoberfläche 381 thermisch isoliert. Es ist daher weniger wahrscheinlich, dass eine Wärme, die von dem Chip 31 erzeugt wird, zu der wärmeaufnehmenden Oberfläche 63 der Wärmesenke 6 geleitet wird. Bei dem einseitigen Wärmestrahlungselement 301 wird typischerweise Wärme, die von dem Chip 31 erzeugt wird, zu dem Substrat 2 geleitet, wie es im Vorhergehenden erörtert ist.
Wie es in 4 und 6 gezeigt ist, weist das zweiseitige Wärmestrahlungselement 302 einen Chip 32, einen Leitungsrahmen 235, einen Leitungsrahmen 362, einen Leitungsanschluss 237 und ein geformtes Harz 42 auf. Der Leitungsrahmen 235 und der Leitungsanschluss 237 des zweiseitigen Wärmestrahlungselements 302 haben eine zu dem Leitungsrahmen 135 und dem Leitungsanschluss 137 des einseitigen Wärmestrahlungselements 301 ähnliche Struktur. In diesem Fall dient der Leitungsrahmen 235 als ein zweiter substratseitiger leitfähiger Abschnitt, und der Leitungsanschluss 237 dient als ein zweiter leitfähiger Anschluss.
Der Leitungsrahmen 362 dient als ein freigelegter leitfähiger Rückoberflächenabschnitt. Der Leitungsrahmen 362 hat eine Beziehung zu dem Chip 32 und dem Leitungsanschluss 237, die ähnlich zu der Beziehung des einseitigen Wärmestrahlungselements 301 zu dem Leitungsrahmen 361 ist. Der Unterschied zwischen dem Leitungsrahmen 362 des zweiseitigen Wärmestrahlungselements 302 und dem Leitungsrahmen 361 des einseitigen Wärmestrahlungselements 301 besteht darin, dass eine Rückoberfläche 382 des Leitungsrahmens 362, die benachbart zu der Wärmesenke 6 ist, nicht durch das geformte Harz 42 bedeckt ist und freigelegt ist.
In diesem Fall bedeutet, dass die Rückoberfläche 382 freigelegt ist, einen Zustand der Rückoberfläche 382, bevor der zweite Wärmestrahlungsgelabschnitt 52 eingefüllt wird. Bei dem zweiseitigen Wärmestrahlungselement 302 bedeckt das geformte Harz 42 lediglich die Seiten die Chips 32, des Leitungsrahmens 235, des Leitungsrahmens 362 und des Leitungsanschlusses 237.
Der zweite Wärmestrahlungsgelabschnitt 52 ist zwischen die freigelegte Rückoberfläche 382 des Leitungsrahmens 362 und die wärmeaufnehmende Oberfläche 63 der Wärmesenke 6 gefüllt. Der zweite Wärmestrahlungsgelabschnitt 52 ist relativ dick. Der zweite Wärmestrahlungsgelabschnitt 52 ist mit anderen Worten dicker als der erste Wärmestrahlungsgelabschnitt 51.
Ein Teil einer Wärme, die von dem Chip 32 des zweiseitigen Wärmestrahlungselements 302 erzeugt wird, wenn der Chip 31 elektrisch betrieben wird, wird über den Leitungsrahmen 235 sowie über den Leitungsrahmen 362 und den Leitungsanschluss 237 abgegeben. Ein verbleibender Teil der Wärme, die von dem Chip 32 erzeugt wird, wird über den zweiten Wärmestrahlungsgelabschnitt 52 von der freigelegten Rückoberfläche 382 des Leitungsrahmens 362 zu der wärmeaufnehmenden Oberfläche 63 geleitet. Bei dem zweiseitigen Wärmestrahlungselement 382 wird die Wärme des Chips 32 von zwei Seiten gestrahlt, das heißt zu dem Substrat 2 und der wärmeaufnehmenden Oberfläche 63 abgegeben.
Die Höhe des einseitigen Wärmestrahlungselements 301 und die Höhe des zweiseitigen Wärmestrahlungselements 302 sind als Nächstes im Detail beschrieben. In diesem Fall wird die Höhe in einer Richtung, die senkrecht zu der planaren Richtung des Substrats 2 ist, gemessen. Auf die Höhe kann ferner als eine Abmessung in der Richtung, die senkrecht zu der planaren Richtung des Substrats 2 ist, Bezug genommen sein.
Bei dem zweiseitigen Wärmestrahlungselement 302 wird auf die Höhe (Abmessung) von der Rückoberfläche 382 des Leitungsrahmens 362 zu der Endoberfläche 33 des Leitungsrahmens 235 als Hd2 Bezug genommen. Bei dem einseitigen Wärmestrahlungselement 301 ist die Höhe (die Abmessung) von der Rückoberfläche 381 des Leitungsrahmens 361 zu der Endoberfläche 33 des Leitungsrahmens 135 gleich der Höhe Hd2.
Bei dem einseitigen Wärmestrahlungselement 301 ist die Summe der Höhe Hd2 und einer Höhe (Dicke) Hm des geformten Rückoberflächenabschnitts 46 gleich einer Höhe Hd1 des einseitigen Wärmestrahlungselements 301. Als solche ist die Höhe Hd1 des einseitigen Wärmestrahlungselements 301 größer als die Höhe des zweiseitigen Wärmestrahlungselements 302. Diese Höhen sind durch die folgenden Gleichungen (1), (2) ausgedrückt. Hd1 = Hd2 + Hm (1) Hd1 > Hd2 (2)
Es kann daher gesagt werden, dass die Höhe Hd1 des einseitigen Wärmstrahlungselements 301 basierend auf der Höhe Hm des geformten Rückoberflächenabschnitts 46 bestimmt wird. Die Höhe Hm des geformten Rückoberflächenabschnitts 46 wird so bestimmt, dass die Dicke t2 des zweiten Wärmestrahlungsgelabschnitts 52, der zwischen das zweiseitige Wärmestrahlungselement 302 und die wärmeaufnehmende Oberfläche 63 gefüllt ist, gleich oder größer als eine minimale Dicke ist, die notwendig ist, um eine elektrische Isolation sicherzustellen. Die Höhe Hm ist leicht kleiner als die Dicke t2. Die Höhe Hm ist beispielsweise annähernd 0,2 bis 0,3 mm. Die Dicke t2 des zweiten Wärmestrahlungsgelabschnitts 52 ist weiter später beschrieben.
Bei der elektronischen Vorrichtung 101 des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind die Leistungsversorgungsrelaiselemente 311, 312 und die Wechselrichterelemente 321–326 an der zweiten Oberfläche 24 des Substrats 2 angebracht. Die Leistungsversorgungsrelaiselemente 311, 312 und die Wechselrichterelemente 321–326 sind mit anderen Worten an der gleichen Oberfläche eines Substrats angebracht. Die Leistungsversorgungsrelaiselemente 311, 312 haben eine einseitige Wärmestrahlungsstruktur, und die Wechselrichterelemente 321–326 haben eine zweiseitige Wärmestrahlungsstruktur. Jedes der Leistungsversorgungsrelaiselemente 311, 312 ist nämlich als das einseitige Wärmestrahlungselement 301 konfiguriert, und jedes der Wechselrichterelemente 321–326 ist als das zweiseitige Wärmestrahlungselement 302 konfiguriert. Der Grund, warum eine solche Struktur genutzt wird, ist basierend auf der Menge einer Wärme, die von dem Element erzeugt wird, beschrieben.
7 ist eine grafische Darstellung, die eine Änderung eines elektrischen Stroms über der Zeit schematisch darstellt. Die grafische Darstellung von 7 stellt insbesondere einen elektrischen Strom, der in den Leistungsversorgungsrelaiselementen 311, 312 fließt, und einen elektrischen Strom, der in den Wechselrichterelementen 321–326 fließt, wenn der Motortreiber 801 in einem normalen Betrieb ist, dar. Die Wechselrichterelemente 321–326 werden in einem Abstand von mehreren bis mehreren zehn Mikrosekunden (μs) beispielsweise schalterbetrieben.
In einer Ein-Periode Ton werden die Drain und die Source elektrisch betrieben und der elektrische Strom fließt zwischen der Drain und der Source. In einer Aus-Periode Toff wird, obwohl eine Erhöhung des elektrischen Stroms unterbrochen wird, der elektrische Strom mit einem Wert, der gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, durch den elektrischen Strom, der in der Freilaufdiode fließt, aufrechterhalten. Da der elektrische Strom Isw, der einen hohen Durchschnitt hat, fließt, ist der integrierte Strom relativ groß.
In einem Fall, in dem die Kapazität des elektrolytischen Kondensators 88 relativ klein ist, ändert sich andererseits ein Leistungsversorgungsstrom Ip0, der in den Leistungsversorgungsrelaiselementen 311, 312 fließt, mit einem Kurvenverlauf, der durch eine Schraffierung mit einer gestrichelten Linie angegeben ist. Es sei bemerkt, dass, da der elektrische Strom durch die Spule 87 und den elektrolytischen Kondensator 88 geglättet wird, sich der elektrische Strom mit einem Kurvenverlauf Ips ändert, der durch eine strichpunktierte Linie angegeben ist. Der integrierte Strom des geglätteten Leistungsversorgungsstroms Ips ist relativ klein.
Der Unterschied zwischen den integrierten Strömen beeinträchtigt den Unterschied der Menge einer Wärme, die von den Elementen erzeugt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nutzen daher die Wechselrichterelemente 321–326, die eine relativ große Menge an Wärme erzeugen, die Struktur des zweiseitigen Wärmestrahlungselements 302, sodass die Wärme, die durch den Schaltbetrieb erzeugt wird, zu dem Substrat 2 und der Wärmesenke 6 abgegeben wird.
Die Leistungsversorgungsrelaiselemente 311, 312 erzeugen andererseits eine relativ kleine Menge an Wärme. Es ist daher ausreichend, die Wärme lediglich zu dem Substrat 2 abzugeben. Die Leistungsversorgungsrelaiselemente 311, 312 müssen daher nicht die Struktur des zweiseitigen Wärmestrahlungselements 302 nutzen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nutzen stattdessen konzentrierend auf den Punkt eines Reduzierens des Einflusses aufgrund der Biegung oder der Verformung des Substrats 2 die Leistungsversorgungsrelaiselemente 311, 312 positiv die Struktur des einseitigen Wärmestrahlungselements 301.
Der Einfluss aufgrund der Biegung oder Verformung des Substrats 2 ist unter Bezugnahme auf ein in 8 gezeigtes Vergleichsbeispiel beschrieben.
Bezug nehmend auf 8 hat eine elektronische Vorrichtung 19 des Vergleichsbeispiels ähnlich zu der elektronischen Vorrichtung 101 des ersten Ausführungsbeispiels das Substrat 2 und die Wärmesenke 6. Die elektronische Vorrichtung 19 nutzt jedoch die zweiseitigen Wärmestrahlungselemente 302, ohne das einseitige Wärmestrahlungselement 301 zu nutzen.
Bei der elektronischen Vorrichtung 19 dient, wenn das Substrat 2, wie es durch gestrichelte Linien und einen Pfeil Ex gezeigt ist, aufgrund einer Änderung der Temperatur gebogen oder verformt ist, der zweite Wärmestrahlungsgelabschnitt 52, der zwischen der wärmeaufnehmenden Oberfläche 63 und der Rückoberfläche 382 angeordnet ist, nicht als ein Träger. Eine Grenzposition des zweiseitigen Wärmestrahlungselements 302 zu der Wärmesenke 6 kann daher nicht gesteuert werden.
Wenn das zweiseitige Wärmestrahlungselement 302 zu der Wärmesenke 6 bewegt wird, wie es durch einen Pfeil DN gezeigt ist, und die Rückoberfläche 382 des Leitungsrahmens (der freigelegte leitfähige Rückoberflächenabschnitt) 362 die wärmeaufnehmende Oberfläche 63 berührt, besteht eine Befürchtung, dass ein Isolationsfehler auftreten wird. Um eine solche Situation zu vermeiden, ist es notwendig, die Dicke t2' des zweiten Wärmestrahlungsgelabschnitts 52 ausreichend zu erhöhen. Wenn jedoch die Dicke t2' übermäßig erhöht wird, ist es wahrscheinlich, dass sich das Wärmestrahlungsverhalten von dem zweiseitigen Wärmestrahlungselement 302 zu der Wärmesenke 6 verschlechtert, und dies ist daher nicht günstig.
Die elektronische Vorrichtung 101 des ersten Ausführungsbeispiels hat andererseits das einseitige Wärmestrahlungselement 301. Das einseitige Wärmestrahlungselement 301 hat den geformten Rückoberflächenabschnitt 46, der benachbart zu der Wärmesenke 6 ist. Wenn das Substrat 2 aufgrund einer Änderung der Temperatur gebogen oder verformt ist, wie es durch einen Pfeil Sp in 4 gezeigt ist, berührt die Endoberfläche 34 des geformten Rückoberflächenabschnitts 46 die wärmeaufnehmende Oberfläche 63 und dient somit als der Träger. Der geformte Rückoberflächenabschnitt 46 dient daher als ein Anschlag, der die Grenzposition des einseitigen Wärmestrahlungselements 301 steuert.
Wie in 4 gezeigt ist, ist es ausreichend, die Dicke t2 des zweiten Wärmestrahlungsgelabschnitts 52 mindestens gleich oder größer als die minimale Dicke einzustellen, die notwendig ist, um eine elektrische Isolation sicherzustellen, und es ist nicht notwendig, die Dicke t2 des zweiten Wärmestrahlungsgelabschnitts 52 übermäßig zu erhöhen. Bei der elektronischen Vorrichtung 101 wird nämlich die Dicke t2 des zweiten Wärmestrahlungsgelabschnitts 52 bestimmt, um zwischen dem zweiseitigen Wärmestrahlungselement 302 und der Wärmesenke 6 eine elektrische Isolation sicherzustellen. Das einseitige Wärmestrahlungselement 301 wird so bestimmt, dass die Summe der Höhe Hm des geformten Rückoberflächenabschnitts 46 und der Dicke t1 des ersten Wärmestrahlungsgelabschnitts 51 gleich der Dicke t2 des zweiten Wärmestrahlungsgelabschnitts 52 ist.
Die Dicke t1 des ersten Wärmestrahlungsgelabschnitts 51 wird auf eine solche Dicke bestimmt, dass die Unebenheiten der Endoberfläche 34 des geformten Rückoberflächenabschnitts 46 und der wärmeaufnehmenden Oberfläche 63 der Wärmesenke 6 mit dem ersten Wärmestrahlungsgelabschnitt 51 gefüllt sind und eine Luftschicht, die aufgrund der Luft eine thermische Isolation verursacht, zwischen der Endoberfläche 34 und der wärmeaufnehmenden Oberfläche 63 nicht existiert. Wenn die Höhe Hm des geformten Rückoberflächenabschnitts 46 beispielsweise 0,2 bis 0,3 mm ist, ist die Dicke t1 des ersten Wärmestrahlungsgelabschnitts 51 annähernd 0,1 mm, was kleiner als die Höhe Hm ist.
Vorteilhafte Effekte der elektronischen Vorrichtung 101 des vorliegenden Ausführungsbeispiels werden wie folgt zusammengefasst.

(1) Bei der elektronischen Vorrichtung 101 sind das einseitige Wärmestrahlungselement 301 und das zweiseitige Wärmestrahlungselement 302 an der gleichen zweiten Oberfläche 24 des gleichen Substrats 2 angebracht. Die Oberfläche 381 des Leitungsrahmens (der bedeckte leitfähige Rückoberflächenabschnitt) 361 ist mit dem geformten Harz 51 bedeckt, und das einseitige Wärmestrahlungselement 301 strahlt zu dem Substrat 2 Wärme. Die Oberfläche 382 des Leitungsrahmens (der freigelegte leitfähige Rückoberflächenabschnitt) 362, der benachbart zu der Wärmesenke 6 ist, ist von dem geformten Harz 41 freigelegt, und das zweiseitige Wärmestrahlungselement 302 strahlt zu dem Substrat 2 und der Wärmesenke 6 Wärme. Der erste Wärmestrahlungsgelabschnitt 51 und der zweite Wärmestrahlungsgelabschnitt 52 sind zwischen die Elemente 301, 302 und die wärmeaufnehmende Oberfläche 63 der Wärmesenke 6 gefüllt.

Der geformte Rückoberflächenabschnitt 46 des einseitigen Wärmestrahlungselements 301 dient als der Anschlag, der die Grenzposition des einseitigen Wärmestrahlungselements 301 begrenzt, wenn das einseitige Wärmestrahlungselement 301 gemäß der Verformung des Substrats 2 aufgrund der Änderung der Temperatur bewegt wird. Betreffend das zweiseige Wärmestrahlungselement 302 ist der zweite Wärmestrahlungsgelabschnitt 52 zwischen den Leitungsrahmen 362 und die wärmeaufnehmende Oberfläche 63 der Wärmesenke 6 gefüllt, und die Wärmestrahlungseigenschaft zu der wärmeaufnehmenden Oberfläche 63 ist bevorzugt sichergestellt.
Da zwei Typen von Elementen, die unterschiedliche Charakteristiken haben, gemeinsam existieren, erreicht die elektronische Vorrichtung 101 die Funktion eines Reduzierens des Einflusses aufgrund der Verformung des Substrats 2 und die Funktion eines Strahlens von Wärme in dem zweiseitigen Wärmestrahlungselement 302 effektiv.

(2) Die Höhe Hd1 des einseitigen Wärmestrahlungselements 301 ist um die Höhe Hm des geformten Rückoberflächenabschnitts 46 größer als die Höhe Hd2 des zweiseitigen Wärmestrahlungselements 302. Die Dicke t2 des zweiten Wärmestrahlungsgelabschnitts 52, der benachbart zu dem zweiseitigen Wärmestrahlungselement 302 ist, ist gleich oder größer als die minimale Dicke, die notwendig ist, um die elektrische Isolation sicherzustellen. Als solcher wird der Isolationsfehler zwischen dem Leitungsrahmen 362 und der wärmeaufnehmenden Oberfläche 63 reduziert.
(3) Die Dicke t1 des ersten Wärmestrahlungsgelabschnitts 51, der benachbart zu dem einseitigen Wärmestrahlungselement 301 ist, ist kleiner als die Höhe Hm des geformten Rückoberflächenabschnitts 46. Als solche wird die Zuverlässigkeit des Anschlags des geformten Rückoberflächenabschnitts 46 relativ zu der Verformung des Substrats 2 weiter verbessert.
(4) Wie in 1C gezeigt ist, sind die zweiseitigen Wärmestrahlungselemente 302 zwischen den Trägerabschnitten 64 der Wärmesenke 6 und den einseitigen Wärmestrahlungselementen 301 mit einem günstigen Gleichgewicht angeordnet. Da daher die einseitigen Wärmestrahlungselemente 301 als der Träger dienen, wird die Verformung bei einer Position, die den zweiseitigen Wärmestrahlungselementen 302 entspricht, reduziert.

Die einseitigen Wärmestrahlungselemente 301 sind beispielsweise durch die zwei Leistungsversorgungsrelaiselemente 311, 312 vorgesehen. Der Bereich, der die Funktion des Trägers erreicht, kann daher weiter erweitert werden. Da die Dicke t2 des zweiten Wärmestrahlungsgelabschnitts 52 als so klein wie möglich reduziert werden kann, wird das Wärmestrahlungsverhalten verbessert.

(5) Die elektronische Vorrichtung 101 wird bei dem Motortreiber 801 exemplarisch genutzt. In diesem Fall sind die Leistungsversorgungsrelaiselemente 311, 312, die den relativ kleinen integrierten Strom haben, als die einseitigen Wärmestrahlungselemente 301 konfiguriert, und die Wechselrichterelemente 321–326, die den relativ großen integrierten Strom haben, sind als die zweitseitigen Wärmestrahlungselemente 302 konfiguriert. Als solche werden die Effekte der elektronischen Vorrichtung 101, die im Vorhergehenden beschrieben sind, bei dem Motortreiber 801 bevorzugt erreicht.

(Zweites Ausführungsbeispiel)
Eine elektronische Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist unter Bezugnahme auf die 9 und 10 beschrieben.
9 ist eine Draufsicht eines Substrats 2 einer elektronischen Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels. 10 ist ein schematisches Blockdiagramm der elektronischen Vorrichtung 102.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist die elektronische Vorrichtung 101 bei dem Motortreiber 801 des Dreiphasenwechselstrommotors 891 genutzt. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine elektronische Vorrichtung 102 bei einem Motortreiber 802 eines Bürstengleichstrommotors 892 genutzt. Ähnlich zu dem Motortreiber 801 wird der Motortreiber 802 verwendet, um einen Motor anzutreiben, der beispielsweise ein lenkungsunterstützendes Drehmoment einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung eines Fahrzeugs ausgibt.
Der Motortreiber 802 hat eine H-Brückenschaltung 822, die aus vier H-Brückenelementen 327, 328, 329, 330 aufgebaut ist. Eine Leistungsversorgungsabschaltungsschaltung 812 hat ein Leistungsversorgungsrelaiselement 311 und hat kein Leistungsversorgungsrelaiselement zum Beschränken einer umgekehrten Verbindung. Die H-Brückenelemente 327–330 sind durch die zweiseitigen Wärmestrahlungselemente 302 ähnlich zu den Wechselrichterelementen des ersten Ausführungsbeispiels vorgesehen. Das einzelne Leistungsversorgungsrelaiselement 311 ist durch das einseitige Wärmestrahlungselement 301 vorgesehen.
Zwei zweiseitige Wärmestrahlungselemente 302, ein einseitiges Wärmestrahlungselement 301 und zwei zweiseitige Wärmestrahlungselemente 302 sind auf der zweiten Oberfläche 24 des Substrats 2 in dieser Reihenfolge von dem oberen Ende von 9 angeordnet. Ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind die zweiseitigen Wärmestrahlungselemente 302 hinsichtlich einer Planaren Richtung des Substrats 2 zwischen den Trägerabschnitten 64 und dem einseitigen Wärmestrahlungselement 301 angeordnet.
Bei dieser Struktur werden ebenfalls die zu dem ersten Ausführungsbeispiel ähnlichen vorteilhaften Effekte erreicht.
(Andere Ausführungsbeispiele)

(A) Bei den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der erste Wärmestrahlungsgelabschnitt 51 zwischen die Endoberfläche 34 des geformten Rückoberflächenabschnitts 46 des einseitigen Wärmestrahlungselements 301 und die wärmeaufnehmende Oberfläche 63 der Wärmesenke 6 gefüllt. Die Dicke t1 des ersten Wärmestrahlungsgelabschnitts 51 ist kleiner als die Höhe Hm des geformten Rückoberflächenabschnitts 46. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, hat der erste Wärmestrahlungsgelabschnitt 51 die Funktion eines Füllens der Unebenheiten an der Endoberfläche 34 des geformten Rückoberflächenabschnitts 46 und der wärmeaufnehmenden Oberfläche 63 und eines Reduzierens der Luftschicht dazwischen. In einem Fall, in dem die Glätte der Endoberfläche 34 und der wärmeaufnehmenden Oberfläche 63 hoch ist und es nicht notwendig ist, sich über die Luftschicht Sorgen zu machen, kann die Dicke des ersten Wärmestrahlungsgelabschnitts 51 null sein.
(B) Das elektrisch isolierende und wärmestrahlende Material weist anders als das Wärmestrahlungsgel 5 ein thermisch leitfähiges Schmiermittel oder dergleichen auf. Als das thermisch leitfähige Schmiermittel kann ein Schmiermittel, das in der JP-A-2011-71550 offenbart ist, verwendet werden.
(C) Die Trägerabschnitte, die das Substrat tragen, sodass das Substrat der wärmeaufnehmenden Oberfläche der Wärmesenke mit einer vorbestimmten Distanz gegenüberliegt, sind nicht auf dieselben begrenzt, die als ein Buckel mit der Wärmesenke einstückig gebildet sind. Die Trägerabschnitte können durch einen Abstandshalter oder dergleichen, der ein getrenntes Teil ist, vorgesehen sein.
(D) Beispiele der elektronischen Elemente, die geeignet sind, um die Struktur des zweiseitigen Wärmestrahlungselements zu haben, sind Schaltelemente, die für einen Gleichstromwandler verwendet werden. Die Schaltelemente können abgesehen von dem MOSFET ein elektrischer Feldeffekttransistor oder ein IGBT sein.
(E) Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird die elektronische Vorrichtung exemplarisch bei dem Motortreiber, der eine Einzelsystemwechselrichterschaltung hat, genutzt. Die elektronische Vorrichtung kann alternativ bei jeder Vorrichtung, wie zum Beispiel einer Vorrichtung, die eine Wechselrichterschaltung mit zwei oder mehr Systemen hat, genutzt werden. Die elektronische Vorrichtung kann bei irgendeinem Treiber, wie zum Beispiel einem Treiber, der eine andere Last als den Motor treibt, genutzt werden.

Obwohl lediglich das ausgewählte exemplarische Ausführungsbeispiel und Beispiele gewählt wurden, um die vorliegende Offenbarung darzustellen, ist es für Fachleute aus dieser Offenbarung offensichtlich, das verschiedene Änderungen und Modifikationen daran vorgenommen sein können, ohne von dem Schutzbereich der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Die vorhergehende Beschreibung des exemplarischen Ausführungsbeispiels und von Beispielen gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ferner lediglich für eine Darstellung und nicht für den Zweck eines Begrenzen der Offenbarung, wie es durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert ist, vorgesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2002-50722 A [0002]
JP 2011-71550 A [0085]

Claims

Elektronische Vorrichtung mit: einer Wärmesenke (6), die eine wärmeaufnehmende Oberfläche (63) hat; einem Substrat (2), das eine gegenüberliegende Oberfläche (24) hat und durch eine Mehrzahl von Trägerabschnitten (64) getragen ist, derart, dass die gegenüberliegende Oberfläche (24) der wärmeaufnehmenden Oberfläche (63) der Wärmesenke (6) gegenüberliegt; einem einseitigen Wärmestrahlungselement (301), das auf der gegenüberliegenden Oberfläche (24) des Substrats (2) angeordnet ist und konfiguriert ist, um zu dem Substrat (2) Wärme zu strahlen, wobei das einseitige Wärmestrahlungselement (301) ein elektronisches Element ist und folgende Merkmale aufweist: einen ersten Chip (31); einen ersten substratseitigen leitfähigen Abschnitt (135), der zu dem Substrat (2) benachbarter angeordnet ist als der erste Chip (31) und mit dem Substrat 82) elektrisch verbunden ist; und einen bedeckten leitfähigen Rückoberflächenabschnitt (361), der von dem Substrat (2) entfernter als der erste Chip (31) angeordnet ist, mit dem Substrat (2) durch einen ersten leitfähigen Anschluss (137) elektrisch verbunden ist, und eine Oberfläche (381) hat, die mit einem geformten Harz (41) benachbart zu der Wärmesenke (6) bedeckt ist; einem zweiseitigen Wärmestrahlungselement (302), das auf der gegenüberliegenden Oberfläche (24) des Substrats (2) angeordnet ist und konfiguriert ist, um zu dem Substrat (2) und der wärmeaufnehmenden Oberfläche (63) der Wärmesenke (6) Wärme zu strahlen, wobei das zweiseitige Wärmestrahlungselement (302) ein elektronisches Element ist und folgende Merkmale aufweist: einen zweiten Chip (32); einen zweiten substratseitigen leitfähigen Abschnitt (235), der zu dem Substrat (2) benachbarter als der zweite Chip (32) angeordnet ist und mit dem Substrat (2) elektrisch verbunden ist; einen freigelegten leitfähigen Rückoberflächenabschnitt (362), der von dem Substrat (2) entfernter als der zweite Chip (32) angeordnet ist, mit dem Substrat (2) durch einen zweiten leitfähigen Anschluss (237) elektrisch verbunden ist, und eine Oberfläche (382) hat, ohne durch das geformte Harz (41) benachbart zu der Wärmesenke (6) bedeckt zu sein; und ein elektrisch isolierendes und wärmestrahlendes Material (5, 51, 52), das eine Wärmeleitfähigkeit hat und mindestens zwischen den freigelegten leitfähigen Rückoberflächenabschnitt (362) des zweiseitigen Wärmestrahlungselements (302) und die wärmeaufnehmende Oberfläche (63) der Wärmesenke (6) gefüllt ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das einseitige Wärmestrahlungselement (301) hinsichtlich einer Richtung, die senkrecht zu einer planaren Richtung des Substrats (2) ist, eine größere Höhe als eine Höhe des zweiseitigen Wärmestrahlungselements (302) hat, und das elektrisch isolierende und wärmestrahlende Material (5), das zwischen den freigelegten leitfähigen Rückoberflächenabschnitt (362) des zweiseitigen Wärmestrahlungselements (302) und die wärmeaufnehmende Oberfläche (63) der Wärmesenke (6) gefüllt ist, eine Dicke hat, die gleich oder größer als eine minimale Dicke ist, die notwendig ist, um eine elektrische Isolation sicherzustellen.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der auf einen Abschnitt des geformten Harzes (41), das die Oberfläche (381) des bedeckten leitfähigen Rückoberflächenabschnitts (361) bedeckt, als ein geformter Rückoberflächenabschnitt (46) Bezug genommen ist, und das einseitige Wärmestrahlungselement (301) eine Höhe hat, die basierend auf einer Höhe des geformten Rückoberflächenabschnitts (46) hinsichtlich einer Richtung, die senkrecht zu einer planaren Richtung des Substrats (2) ist, bestimmt ist.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der das elektrisch isolierende und wärmestrahlende Material (5) ferner zwischen den geformten Rückoberflächenabschnitt (46) des einseitigen Wärmestrahlungselements (301) und die wärmeaufnehmende Oberfläche (63) der Wärmesenke (6) gefüllt ist, und das elektrisch isolierende und wärmestrahlende Material (5), das zwischen den geformten Rückoberflächenabschnitt (46) des einseitigen Wärmestrahlungselements (301) und die wärmeaufnehmende Oberfläche (63) der Wärmesenke (6) gefüllt ist, eine Dicke hat, die kleiner als die Höhe des geformten Rückoberflächenabschnitts (46) ist.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das zweiseitige Wärmestrahlungselement (302) hinsichtlich einer planaren Richtung des Substrats (2) zwischen mindestens einem der Mehrzahl von Trägerabschnitten (64) und dem einseitigen Wärmestrahlungselement (301) gelegen ist.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der ein integrierter Strom, der in dem zweiseitigen Wärmestrahlungselement (302) fließt, wenn die elektronische Vorrichtung in Betrieb ist, größer als derselbe des einseitigen Wärmestrahlungselements (301) ist.
Elektronische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die eine treibende Vorrichtung (801, 802), die eine Last treibt, ist, wobei die treibende Vorrichtung (801, 802) entweder eine Wechselrichterschaltung (821), die ein Wechselrichterelement (321–326) hat, oder eine H-Brückenschaltung (822), die ein H-Brückenelement (327–330) hat, aufweist, wobei das zweiseitige Wärmestrahlungselement (302) entweder das Wechselrichterelement (321–326) oder das H-Brückenelement (327–330) ist, und das einseitige Wärmestrahlungselement (301) ein Leistungsversorgungsrelaiselement (311, 312) ist, das an einem Eingangsabschnitt von entweder der Wechselrichterschaltung (821) oder der H-Brückenschaltung (822) angeordnet ist, um eine elektrische Leistungsversorgung von einer Gleichstromleistungsversorgung abzuschalten.