JP2005333074A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御基板に悪影響を及ぼすことなくパワーモジュール及び制御基板を同一パッケージ内に配置することができる半導体装置を提供することを課題とする。
【解決手段】パワーモジュール２は熱遮断部材３により覆われると共に制御基板４は熱遮断部材３の上部に配置されている。パワーモジュール２から発せられた輻射熱は熱遮断部材３によって遮断され、また、パワーモジュール２の周辺に発生した熱気が制御基板４の取付箇所にまで入り込むことが防止される。熱気による熱は、熱遮断部材３の支持脚部３ｂからベース板１に伝わった後、このベース板１から外部へ放散される。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体装置に係り、特にパワーモジュールとこのパワーモジュールを制御する回路を搭載した制御基板とを有する半導体装置に関する。

従来、パワーモジュールとこのパワーモジュールを制御する回路を搭載した制御基板とを有する半導体装置では、パワーモジュールにおける発熱が制御基板に悪影響を及ぼさないようにパワーモジュールと制御基板とを別々のパッケージ内に配置していたが、このように配置すると装置全体が大型化するという問題があった。
そこで、例えば特許文献１に開示されている半導体装置では、パワーモジュールの上方に制御基板を配置すると共に、これらパワーモジュール及び制御基板を覆う金属製のカバーに制御基板に実装された素子を接して配置することによりこのカバーを介して制御基板の熱を外部に逃がす構造にし、パワーモジュールと制御基板を同一パッケージ内に配置して装置の小型化を図っている。

実開平３−７５５５１号公報

しかしながら、特許文献１の半導体装置では、制御基板がパワーモジュールの直上に何ら介すことなく配置されているため、制御基板はパワーモジュールから発せられる輻射熱やパワーモジュールの周辺に発生した熱気に晒されて加熱され、制御基板が悪影響を受ける虞があった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、制御基板に悪影響を及ぼすことなくパワーモジュール及び制御基板を同一パッケージ内に配置することができる半導体装置を提供することを目的とする。

この発明に係る半導体装置は、ベース板上にパワーモジュールが実装されると共にこのパワーモジュールと制御基板とが同一パッケージ内に配置される半導体装置において、ベース板上のパワーモジュールを覆うように配置されると共にこのベース板に接触して固定される金属製の熱遮断部材を備え、制御基板は熱遮断部材の上に配置されているものである。
パワーモジュールは熱遮断部材により覆われると共に制御基板は熱遮断部材上に配置されているため、パワーモジュールから発せられた輻射熱は熱遮断部材によって遮断されて制御基板にまで到達せず、制御基板が輻射熱に晒されて加熱されることが防止される。また、パワーモジュールからの発熱によりパワーモジュールの周辺に熱気が発生するが、パワーモジュールが熱遮断部材で覆われているので、熱気が制御基板の取付箇所にまで入り込むことが防止される。この熱気による熱は熱遮断部材に伝導し、さらに熱遮断部材からベース板に伝わった後、このベース板から外部へ放散される。

好適には、制御基板は断熱板を介して熱遮断部材の上に配置されてもよい。
また、熱遮断部材を銅板から形成することが好ましい。
さらに、ベース板上に固定される密閉型のカバーによりパワーモジュール、熱遮断部材及び制御基板が覆われていることが好ましい。

この発明によれば、金属製の熱遮断部材によりベース板上のパワーモジュールを覆うと共にこの熱遮断部材をベース板に接触して固定し、さらに熱遮断部材の上に制御基板を配置したので、パワーモジュールから発せられた輻射熱は熱遮断部材によって遮断されて制御基板に到達せず、またパワーモジュールの周辺に発生した熱気が制御基板の取付箇所にまで入り込むことが防止される。したがって、制御基板に悪影響を及ぼすことなくパワーモジュール及び制御基板を同一パッケージ内に配置することができる。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に、この発明の実施の形態に係る半導体装置の全体構成を示す。この半導体装置はアルミ板からなるベース板１を有しており、ベース板１の表面上には、半導体からなるパワーモジュール２が実装されている。また、このベース板１の表面上には、銅板からなる熱遮断部材３が取付けられており、熱遮断部材３によりベース板１上のパワーモジュール２が覆われている。ここで、熱遮断部材３は、パワーモジュール２の上面を覆う平坦部３ａと、この平坦部３ａの両端部からそれぞれ垂下してパワーモジュール２の側面を覆う一対の支持脚部３ｂとを有しており、これら一対の支持脚部３ｂの下端部がベース板１の表面に接触して固定されている。

また、熱遮断部材３の平坦部３ａの上には、パワーモジュール２を制御するための回路を搭載した制御基板４が図示しない絶縁シートを介して載置されている。さらに、ベース板１の表面上には、パワーモジュール２、熱遮断部材３及び制御基板４を覆う樹脂からなる密閉型のカバー５が固定されており、このカバー５により外部からの水分やほこりの侵入が防止される。

次に、この発明の実施の形態に係る半導体装置の作用について説明する。パワーモジュール２の作動時にパワーモジュール２から輻射熱が生じるが、パワーモジュール２は熱遮断部材３により覆われると共に制御基板４は熱遮断部材３の上部に配置されているため、パワーモジュール２から発せられた輻射熱は熱遮断部材３によって遮断されて制御基板４にまで到達しない。これにより制御基板４がパワーモジュール２からの輻射熱に晒されて悪影響を受けることが防止される。

また、カバー５内において、パワーモジュール２からの発熱によりパワーモジュール２の周辺に熱気が発生するが、パワーモジュール２が熱遮断部材３で覆われているため、熱気が制御基板４の取付箇所にまで入り込むことが防止される。これによりカバー５内の熱気による制御基板４の加熱も抑制することができる。なお、熱遮断部材３は支持脚部３ｂの下端部を介してベース板１に接触しているため、カバー５内の熱気による熱は熱遮断部材３に伝わった後、この熱遮断部材３の支持脚部３ｂの下端部からベース板１を介して外部へ放散される。

また、熱遮断部材３が銅板から形成されているため、この熱遮断部材３によりパワーモジュール２の大電流通電時に生じる電界ノイズを遮断することができ、これにより制御基板４がこの電界ノイズを受けることを防止することができる。
さらに、パワーモジュール２と制御基板４との間に熱遮断部材３を配置することにより、パワーモジュール２と制御基板４とを同一パッケージ内に近接して配置することができ、これにより装置全体の小型化を達成することができる。

なお、上述の実施の形態では、熱遮断部材３上に図示しない絶縁シートを介して制御基板４を配置していたが、絶縁シートを用いずに熱遮断部材３の上に隙間をあけて制御基板４を配置することもできる。また、図２に示されるように、熱遮断部材３の平坦部３ａの上に断熱板６を貼付し、この断熱板６の上に制御基板４を配置することもできる。このようにすれば、熱遮断部材３から制御基板４への熱伝導を断熱板６により効率よく防止することができる。

また、所望の耐温度・耐ノイズ特性に応じて熱遮断部材３の厚さを選択することが好ましい。
また、樹脂からなるカバー５の代わりに金属製のカバーを用いてもよく、その場合、外部からの電界ノイズがカバーにより遮断されると共に装置全体の放熱性を向上させることができる。
さらに、ベース板１の下部にフィン等の放熱部材を設ければ、ベース板１の熱を外部へ効率よく放散することができる。

なお、上述の実施の形態では、熱遮断部材３を銅板から構成したが、これに限定されるものではなく、アルミ板やその他の金属板から形成することもできる。
この発明の半導体装置は、ＡＣインバータやＤＣ−ＤＣコンバータ等に用いることができる。

この発明の実施の形態に係る半導体装置を示す斜視図である。 この発明の実施の形態に係る別の半導体装置を示す斜視図である。

符号の説明

１ ベース板、２ パワーモジュール、３ 熱遮断部材、３ａ 平坦部、３ｂ 支持脚部、４ 制御基板、５ ケース、６ 断熱板。

Claims (4)

1. ベース板上にパワーモジュールが実装されると共にこのパワーモジュールと制御基板とが同一パッケージ内に配置される半導体装置において、
   ベース板上のパワーモジュールを覆うように配置されると共にこのベース板に接触して固定される金属製の熱遮断部材
   を備え、制御基板は前記熱遮断部材の上に配置されている
   ことを特徴とする半導体装置。
2. 制御基板は断熱板を介して前記熱遮断部材の上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記熱遮断部材は、銅板からなることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
4. パワーモジュール、前記熱遮断部材及び制御基板を覆う密閉型のカバーがベース板上に固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。

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