JP2016157786A - Heat radiation structure - Google Patents
Heat radiation structure Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016157786A JP2016157786A JP2015034046A JP2015034046A JP2016157786A JP 2016157786 A JP2016157786 A JP 2016157786A JP 2015034046 A JP2015034046 A JP 2015034046A JP 2015034046 A JP2015034046 A JP 2015034046A JP 2016157786 A JP2016157786 A JP 2016157786A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fin
- heat dissipation
- main surface
- dissipation structure
- base body
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 59
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 37
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 149
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 16
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 46
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 31
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 22
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 12
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 5
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 4
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 4
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 4
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 3
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 2
- 239000004954 Polyphthalamide Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 2
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 2
- 229920006375 polyphtalamide Polymers 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 239000012772 electrical insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- -1 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、放熱構造体に関し、特にフィンを備える放熱構造体に関する。 The present invention relates to a heat dissipation structure, and particularly relates to a heat dissipation structure including fins.
電子部品からの発熱を効果的に放出するための放熱構造体として、電子部品を搭載した金属板とフィンを有するヒートシンクとを接合させた放熱構造体が一般に採用されている。 As a heat dissipation structure for effectively releasing heat generated from an electronic component, a heat dissipation structure in which a metal plate on which the electronic component is mounted and a heat sink having fins is joined is generally employed.
また、ヒートシンクに直接絶縁性樹脂層を形成し、この絶縁性樹脂層の上面に回路パターンを形成してなる放熱基板が知られている(たとえば特開2001−057406号公報参照)。 Further, a heat dissipation substrate is known in which an insulating resin layer is directly formed on a heat sink and a circuit pattern is formed on the upper surface of the insulating resin layer (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-057406).
また、表面に多数の放熱フィンを有し、モールド成形により得られる放熱基板が知られている(たとえば特開平6−318649号公報参照)。 Further, a heat radiating substrate having a large number of heat radiating fins on the surface and obtained by molding is known (for example, see JP-A-6-318649).
しかしながら、金属板とヒートシンクとを接合させた従来の放熱構造体では、金属板とヒートシンクとの接続面にはそれぞれ微細な凹凸または反りが生じているため、接続時に空隙が生じる場合がある。その場合、金属板とヒートシンクとの間の伝熱が妨げられ電子部品に生じた熱を効果的に放熱できない、という問題が生じる。 However, in the conventional heat dissipation structure in which the metal plate and the heat sink are joined, a fine unevenness or warp is generated on the connection surface between the metal plate and the heat sink, so that a gap may be generated at the time of connection. In that case, heat transfer between the metal plate and the heat sink is hindered, and there is a problem that heat generated in the electronic component cannot be effectively radiated.
また、特開2001−057406号公報および特開平6−318649号公報に記載の放熱基板では、当該放熱基板上に回路パターンまたは多層配線層が形成された後、当該回路パターン等上にはんだ接合などにより電子部品が搭載され、半導体装置(放熱構造体)が形成される。この場合、電子部品を回路パターンに搭載する際にこれらに加えられる熱は放熱基板を介して放熱されるため、電子部品を回路パターン上に搭載することが困難である、という問題が生じる。つまり、従来の放熱基板では、これを用いて半導体装置を容易に製造することが困難であった。 Further, in the heat dissipation substrate described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-057406 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-318649, after a circuit pattern or a multilayer wiring layer is formed on the heat dissipation substrate, solder bonding or the like is performed on the circuit pattern or the like. Thus, an electronic component is mounted, and a semiconductor device (heat dissipation structure) is formed. In this case, since the heat applied to the electronic components when they are mounted on the circuit pattern is dissipated through the heat dissipation substrate, it is difficult to mount the electronic components on the circuit pattern. That is, it is difficult to easily manufacture a semiconductor device using the conventional heat dissipation substrate.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。本発明の主たる目的は、電子部品に生じた熱を効果的に放熱することができ、かつ、容易に製造可能な放熱構造体を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems. A main object of the present invention is to provide a heat dissipation structure that can effectively dissipate heat generated in an electronic component and can be easily manufactured.
一実施の形態によれば、放熱構造体は、少なくとも1つの発熱体と、第1主面と第1主面の反対側に位置する第2主面とを有し、第1主面上に発熱体を搭載している少なくとも1つのベース体と、第2主面に接続されている少なくとも1つの第1フィンとを備える。ベース体を構成する材料は金属を含み、第1フィンを主に構成する材料は樹脂である。ベース体の第2主面は、凹凸が形成された第1凹凸部を含む。第2主面において第1フィンと接続されている領域は第1凹凸部を含んでいる。 According to one embodiment, the heat dissipation structure has at least one heat generating element, a first main surface, and a second main surface located on the opposite side of the first main surface, on the first main surface. At least one base body on which a heating element is mounted, and at least one first fin connected to the second main surface. The material constituting the base body includes a metal, and the material mainly constituting the first fin is a resin. The 2nd main surface of a base body contains the 1st uneven part in which unevenness was formed. The region connected to the first fin on the second main surface includes the first uneven portion.
上記一実施の形態によれば、ベース体の第2主面には微小な凹凸からなる第1凹凸部が形成されており、第2主面において第1フィンと接続されている領域は第1凹凸部を含んでいる。そのため、主な構成材料が樹脂である第1フィンを、構成材料が金属であり電子部品が搭載されたベース体の第1凹凸部上に樹脂成形により容易に形成することができる。これにより、ベース体と第1フィンとの接続部には空隙の形成が抑制されているため、電子部品に生じた熱を効果的に放熱することができる。また、電子部品は、第1フィンが接続されていないベース体にはんだ接合などにより容易に搭載され得る。つまり、上記一実施の形態によれば、電子部品に生じた熱を効果的に放熱することができ、かつ、容易に製造可能な放熱構造体を提供することができる。 According to the above-described embodiment, the first concavo-convex portion including minute concavo-convex portions is formed on the second main surface of the base body, and the region connected to the first fin on the second main surface is the first. Concave and convex portions are included. Therefore, the first fin whose main constituent material is resin can be easily formed by resin molding on the first concavo-convex portion of the base body on which the constituent material is metal and the electronic component is mounted. Thereby, since the formation of the air gap is suppressed at the connection portion between the base body and the first fin, the heat generated in the electronic component can be effectively radiated. In addition, the electronic component can be easily mounted on the base body to which the first fin is not connected by soldering or the like. That is, according to the one embodiment, it is possible to provide a heat dissipation structure that can effectively dissipate heat generated in the electronic component and can be easily manufactured.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1〜図4を参照して、実施の形態1に係る放熱構造体100について説明する。放熱構造体100は、発熱体としての電子部品1〜4と、ベース体10と、第1フィン20とを備える。
(Embodiment 1)
With reference to FIGS. 1-4, the
電子部品は、能動素子である半導体モジュール1、および受動素子である端子台2、抵抗体3、電解コンデンサ4などを含む。半導体モジュール1は、任意の半導体素子が樹脂などによりパッケージされたものであり、半導体素子はたとえばMOSFETなどである。半導体モジュール1、端子台2、抵抗体3、電解コンデンサ4は、電気抵抗成分を有するため、電流が流れることによりジュール損が生じる。また、半導体モジュール1は、たとえばスイッチング動作を行う際に瞬時にオン状態とオフ状態との間を移行することができないため、スイッチング損失が生じる。このように、上記電子部品は動作時において発熱体となり得る。
The electronic component includes a
ベース体10は、第1主面10Aと第1主面10Aの反対側に位置する第2主面10Bとを有する。第1主面10A上には、第1絶縁層11、および導電層12が積層されている。導電層12上には上記電子部品1〜4が搭載されており、電子部品1〜4と導電層12とは電気的に接続されている。また、電子部品1〜4とベース体10とは第1絶縁層11により電気的に絶縁されている。第1絶縁層11は、任意の電気的絶縁材料で構成されていればよく、エポキシ樹脂などの樹脂材料により構成されていてもよい。また、第1絶縁層11は、公知の酸化膜などであってもよいし、セラミックス板として構成されていてもよい。導電層12は、任意の導電性材料で構成されていればよく、たとえば銅(Cu)により構成されている回路パターンとして構成されている。ベース体10の第1主面10A、第1絶縁層11、導電層12および電子部品1〜4は、たとえば封止体(図示しない)により封止されている。
The
第2主面10Bは、凹凸が形成された第1凹凸部30を含む。第1凹凸部30には、複数の凹凸が形成されており、第1凹凸部30における個々の凹凸はマイクロオーダーの幅および深さを有している。第1凹凸部30は、たとえばベース体10の第2主面10Bに対するエッチング処理により形成される(詳細は後述する)。後述のように、第1凹凸部30は第1フィン20と接続されるが、第1凹凸部30の個々の凹凸の深さはこれらに要求される接続強度に応じて任意に決められる。第1凹凸部30の当該深さが深いほど上記接続強度は高くなり、当該深さが100μm程度で上記接続強度は飽和する。そのため、上記接続強度を十分に高めるには、第1凹凸部30の個々の凹凸の深さは100μm以上が好ましい。さらに、このような第1凹凸部30は第2主面10B上に複数形成されている。
The second
ベース体10を構成する材料は、たとえばアルミニウム(Al)またはアルミニウム合金であるが、これと同じように高い熱伝導率を有する任意の材料で構成されていればよい。
Although the material which comprises the
第1フィン20は第2主面10Bに接続されている。第1フィン20を主に構成する材料は、樹脂であり、好ましくは樹脂材料の中では比較的高い熱伝導率を有する熱可塑性樹脂である。たとえば、第1フィン20を主に構成する材料は、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリフタルアミド(PPA)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリアミド(PA)、ポリアミド6(PA6)、ポリアミド9(PA9)、ポリアミド66(PA66)、ポリカーボネート(PC)、ABC樹脂(ABS)、熱可塑性エラストマー(TPE)からなる群から選択される少なくとも1つである。また、第1フィン20は、上記のような樹脂よりも高い熱伝導性を有する金属材料からなるフィラーを含んでいてもよい。第1フィン20の形状は、任意の形状とすることができるが、たとえば直方体である。
The
さらに、このような第1フィン20は第2主面10B上に複数形成されている。個々の第1フィン20において第2主面10Bと接続されている端部は、それぞれ個々の第1凹凸部30の上記凹凸と噛み合わされている。言い換えると、第2主面10Bにおいて第1フィン20と接続されている領域は、第1凹凸部30を含んでいる。このとき、ベース体10と第1フィン20とが接続されている領域において、少なくとも第1フィン20と第1凹凸部30の上記凹凸とが噛み合わされている部分には、空隙が生じていない。
Further, a plurality of such
図2〜図4に示されるように、複数の第1フィン20および複数の第1凹凸部30は、第2主面10Bにおいて、上記1つの方向に沿って一方の端部から他方の端部まで延びるように形成されている。また、複数の第1フィン20および複数の第1凹凸部30は、第2主面10Bにおいて、上記1つの方向に垂直な方向において間隔を隔てて平行に形成されている。図3に示されるように、第2主面10Bの上記垂直な方向において、第1凹凸部30が形成されている領域A1は第1フィン20と接続されている領域A2よりも狭い。
As shown in FIGS. 2 to 4, the plurality of
次に、実施の形態1に係る放熱構造体100の製造方法について説明する。
はじめに、ベース体10の第2主面10Bに第1凹凸部30を形成する(S10)。具体的には、まず第1主面10Aと第2主面10Bとを有するベース体10を準備し、第1主面10A上に第1絶縁層11および導電層12を形成する。第1絶縁層11および導電層12は任意の方法により形成され得る。導電層12は回路パターンとして形成される。次に、第1主面10Aの全面、および第2主面10Bにおいて第1凹凸部30を形成すべき領域以外の領域を覆うマスク膜をそれぞれ形成する。マスク膜は、ベース体10をエッチング可能な溶液に対し、ベース体10よりもエッチング速度の遅い任意の材料で構成されていればよい。次に、第2主面10Bにおいて第1凹凸部30を形成すべき領域に対し、ベース体10をエッチング可能な溶液を用いてウエットエッチングする。このときのエッチング時間などを適宜調整することにより、上記のような第1凹凸部30が形成される。上記マスク膜は、第1凹凸部30が形成された後、除去される。
Next, a method for manufacturing the
First, the 1st
また、第1凹凸部30を形成する方法はこれに限られるものではなく、たとえば第2主面10Bにおいて第1凹凸部30を形成すべき領域に対し選択的にレーザを照射してドライエッチングすることにより第1凹凸部30を形成してもよい。この場合、第1凹凸部30を形成するための処理時間は、照射領域に応じて長くなるため、第1凹凸部30を形成すべき領域を必要最低限に制限することで処理時間を短くすることができる。
Further, the method of forming the first
次に、ベース体10の第1主面10A上に電子部品1〜4を搭載する(S20)。具体的には、半導体モジュール1、端子台2、抵抗体3、および電解コンデンサ4をそれぞれ導電層12上の所定の位置に配置し、かつそれぞれと導電層12と接合する。これらの電子部品と導電層12との接合方法は、任意の方法を採用し得るが、たとえばリフローはんだ付け法である。このようにして、半導体モジュール1、端子台2、抵抗体3、および電解コンデンサ4が搭載されているベース体10が準備される。
Next, the
次に、ベース体10の第2主面10Bに第1フィン20を形成する(S30)。具体的には、まず、先の工程(S20)において得られたベース体10をモールド成形用の金型内部に配置し、型締めする。当該金型には、ベース体10に形成された個々の第1凹凸部30を1つずつ内部に含む複数のキャビティが形成されている。次に、当該金型の内部に加熱溶融させた熱可塑性樹脂を射出し、冷却する。このとき、金型の内部に配置されている電子部品1〜4は、先の工程(S20)のはんだ接合時に加熱される温度よりも低温に加熱されるため、電子部品1〜4の接合状態に影響を与えることがない。なお、このときベース体10の第1主面10A、第1絶縁層11、導電層12および電子部品1〜4を封止する封止体を同時に形成することができる。
Next, the
また、第1フィン20を形成する方法は上記方法に限られるものではない。たとえば、まず射出成形により第1フィン20を成形したのち、成形された第1フィン20をモールド成形時(封止体形成時)にベース体10の第2主面10Bの第1凹凸部30に接続させてもよい。このようにすれば、上記方法と比べて第1フィン20の成形性を向上することができる。
Further, the method of forming the
このようにして、実施の形態1に係る放熱構造体100を得ることができる。
なお、実施の形態1に係る放熱構造体100の製造方法において、第1凹凸部30を形成する工程(S10)はベース体10に電子部品1〜4を搭載する工程(S20)の後に実施してもよい。すなわち、電子部品1〜4が搭載されたベース体10の第2主面10Bに対してエッチング処理が施されることにより、第1凹凸部30を形成してもよい。
Thus, the
In the method for manufacturing the
次に、実施の形態1に係る放熱構造体100の作用効果について説明する。
放熱構造体100は、少なくとも1つの発熱体(電子部品1〜4)と、第1主面10Aと第1主面10Aの反対側に位置する第2主面10Bとを有し、第1主面10A上に上記発熱体を搭載しているベース体10と、第2主面10Bに接続されている少なくとも1つの第1フィン20とを備える。ベース体10を構成する材料は金属を含む。第1フィン20を主に構成する材料は樹脂である。ベース体10の第2主面10Bは、凹凸が形成された第1凹凸部30を含み、第2主面10Bにおいて第1フィン20と接続されている領域は第1凹凸部30を含んでいる。
Next, the function and effect of the
The
そのため、主な構成材料が樹脂である第1フィン20は、構成材料が金属であり電子部品1〜4が搭載されたベース体10の第1凹凸部30上に樹脂成形により容易に形成され得る。これにより、ベース体10と第1フィン20とが接続されている領域において、少なくとも第1フィン20と第1凹凸部30の上記凹凸とが噛み合わされている部分は、空隙の形成が抑制されているため、電子部品1〜4に生じた熱を効果的に放熱することができる。つまり、実施の形態1に係る放熱構造体100は、電子部品1〜4に生じた熱を効果的に放熱することができ、電子部品1〜4の温度上昇を抑制することができる。さらに、電子部品1〜4は第1フィン20が接続されていないベース体10にはんだ接合などにより容易に搭載され得るため、放熱構造体100は容易に製造可能である。
Therefore, the
また、放熱構造体100は、ベース体10の第1主面10A上の第1絶縁層11と、第1絶縁層11上の導電層12とを備え、発熱体としての電子部品1〜4は導電層12上に配置されている。
The
そのため、第1絶縁層11によりベース体10と導電層12とを電気的に絶縁することができる。その結果、ベース体10をAlなどの導電性材料により構成することができる。
Therefore, the
また、放熱構造体100において、第1凹凸部30はベース体10に対するエッチング処理により形成されている。つまり、第1凹凸部30は容易に形成され得る。さらに、第1フィン20は、当該第1凹凸部30を含むように樹脂成形により容易に形成され得ることから、放熱構造体100は容易に製造可能である。
In the
また、図3に示されるように、第2主面10Bの上記垂直な方向において、第1凹凸部30が形成されている領域A1は第1フィン20と接続されている領域A2よりも狭い。このようにすれば、第1フィン20をモールド成形により第2主面10B上に形成する場合に、第1凹凸部30は第1フィンが形成されるべき領域として金型に設けられているキャビティの内部に配置される。そのため、上記金型と第2主面10Bとの間を密着させることができ、当該間から樹脂が漏れ出ることを抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 3, the region A <b> 1 where the first
これに対し、第2主面10Bの上記垂直な方向において、上記領域A1を上記領域A2よりも広く形成した場合には、第1凹凸部30が上記キャビティの内部と外部とに跨って配置されるため、上記金型と第2主面10Bとの間には第1凹凸部30の凹凸に起因した隙間が形成される。そのため、金型内に樹脂を射出した際に当該隙間から樹脂が漏れ出てしまい、放熱構造体100にバリが生じることになる。その結果、放熱構造体100を製造する際にバリ取り工程などを行う必要が生じ、製造コストの増大を招く。
On the other hand, when the region A1 is formed wider than the region A2 in the perpendicular direction of the second
つまり、放熱構造体100は、上記領域A1が上記領域A2よりも狭いため、バリの発生を抑制することができ、容易にかつ低コストで製造可能である。
That is, since the region A1 is narrower than the region A2, the
(実施の形態2)
次に、図5および図6を参照して、実施の形態2に係る放熱構造体100について説明する。実施の形態2に係る放熱構造体100は、基本的には実施の形態1に係る放熱構造体100と同様の構成を備えるが、ベース体10の第1主面10Aに接続されており、かつ発熱体としての電子部品1〜4を囲むように形成されている壁部21を備える点で異なる。
(Embodiment 2)
Next, with reference to FIG. 5 and FIG. 6, the
壁部21は、第1主面10Aの外周部に沿って、電子部品1〜4を囲むように形成されている。壁部21は、第1主面10Aと接続されている。つまり、壁部21は、第1絶縁層11および導電層12が形成されていない第1主面10A上に形成されている。壁部21を主に構成する材料は、樹脂であり、好ましくは第1フィン20を構成する材料と同一の材料である。壁部21は、第1フィン20と同等程度の高い熱伝導率を有していなくてもよいが、第1フィン20と同等程度の高い熱伝導率を有しているのが好ましい。
The
ベース体10の第1主面10Aは凹凸が形成された第2凹凸部31を含み、第1主面10Aにおいて壁部21と接続されている領域は第2凹凸部31を含んでいる。
10 A of 1st main surfaces of the
第2凹凸部31は、上述した第1凹凸部30と同様の構成を備えている。つまり、第2凹凸部31には、複数の凹凸が形成されており、第2凹凸部31における個々の凹凸はマイクロオーダーの幅および深さを有している。第2凹凸部31は、たとえばベース体10の第1主面10Aに対するエッチング処理により形成される。第2凹凸部31は壁部21と接続されるが、第2凹凸部31の個々の凹凸の深さはこれらに要求される接続強度に応じて任意に決められる。第2凹凸部31の個々の凹凸の深さは100μm以上が好ましい。さらに、このような第2凹凸部31は第1主面10Aの外周部に沿って電子部品1〜4を囲むように形成されている。
The second concavo-
次に、実施の形態2に係る放熱構造体100の製造方法について説明する。実施の形態2に係る放熱構造体100の製造方法は、基本的には実施の形態1に係る放熱構造体100の製造方法と同様の構成を備えるが、ベース体10の第1主面10Aに第2凹凸部31を形成する工程および第1主面10Aに壁部21を形成する工程をさらに備える点で異なる。
Next, a method for manufacturing the
第2凹凸部31は、たとえば第1凹凸部30と同時に形成し得る。具体的には、エッチング処理に先立って、第2凹凸部31が形成されるべき領域上に開口部を有する上記マスク膜を第1主面10Aに形成する。なお、第2主面10B上には実施の形態1と同様のマスク膜が形成される。次に、実施の形態1に係る放熱構造体100の製造方法と同様のエッチング処理が実施されることにより、第1凹凸部30と第2凹凸部31を同時に形成することができる。マスク膜は、第1凹凸部30と第2凹凸部31を形成した後、除去される。
The 2nd
なお、第2凹凸部31を形成する工程は第1凹凸部30と別工程として実施してもよい。また、第2凹凸部31は、電子部品1〜4を搭載する前の第1主面10Aに形成されるのが好ましいが、電子部品1〜4を搭載した後の第1主面10Aに形成されてもよい。
The step of forming the second
壁部21を形成する工程は、たとえば第1フィン20を形成する工程(S30)と同時に実施し得る。具体的には、上記モールド成型用金型には、ベース体10に形成された個々の第1凹凸部30を内部に含む複数のキャビティの他、第2凹凸部31を内部に含むキャビティが形成されている。このような金型の内部に加熱溶融させた熱可塑性樹脂を射出し、冷却する。このようにして、第1フィン20と同時に壁部21を形成することができる。
The step of forming the
また、壁部21を形成する方法は上記方法に限られるものではない。たとえば、まず射出成形により壁部21を成形したのち、成形された壁部21をモールド成形によりベース体10の第1主面10Aの第2凹凸部31に接続させてもよい。このようにすれば、上記方法と比べて壁部21の成形性を向上することができる。
Moreover, the method of forming the
また、壁部21を形成した後、壁部21の内部に配置されている電子部品1〜4を封止するための封止体を形成してもよい。
Moreover, after forming the
次に、実施の形態2に係る放熱構造体100の作用効果について説明する。実施の形態2に係る放熱構造体100は、実施の形態1に係る放熱構造体100と基本的に同様の構成を備えるため、実施の形態1に係る放熱構造体100と同様の作用効果を奏することができる。
Next, the function and effect of the
さらに、実施の形態2に係る放熱構造体100は、第1主面10Aに接続されており、かつ発熱体としての電子部品1〜4を囲むように形成されている壁部21を備え、ベース体10の第1主面10Aは凹凸が形成された第2凹凸部31を含み、第1主面10Aにおいて壁部21と接続されている領域は第2凹凸部31を含んでいる。
Furthermore, the
これにより、主な構成材料が樹脂である壁部21は、構成材料が金属であり電子部品1〜4が搭載されたベース体10の第2凹凸部31上に樹脂成形により容易に形成され得る。
Thereby, the
また、ベース体10と壁部21とが接続されている領域において、少なくとも壁部21と第2凹凸部31の上記凹凸とが噛み合わされている部分は、空隙の形成が抑制されている。そのため、壁部21を形成した後、壁部21の内部に配置されている電子部品1〜4を封止するための封止体を形成する場合には、加熱溶融された封止体となるべき樹脂材料が壁部21の外部に流出することを抑制することができる。その結果、実施の形態2に係る放熱構造体100は、ねじなどを用いることなくベース体10をパッケージ化することができるため、従来のパッケージ化された放熱基板と比べて、放熱性を向上させることができるとともに小型化することができる。
Further, in the region where the
また、ベース体10は熱伝導率が高いため、電子部品1〜4により生じた熱はベース体10を介して壁部21に伝熱される。そのため、電子部品1〜4により生じた熱を、壁部21によっても放熱することができる。また、壁部21を構成する材料が、第1フィン20と同一の材料であれば、壁部21の外周面21C,21Dのより広い領域を放熱面として作用させることができ、放熱構造体100の放熱性をより向上することができる。
Further, since the
なお、壁部21は、第1主面10Aの外周部に沿って電子部品1〜4を囲むように形成されているが、これに限られるものではない。壁部21は、第1主面10Aの外周部の一部に沿って形成されていてもよく、たとえば電子部品1〜4において特に放熱性を向上させたい電子部品の近くにのみ壁部21を形成してもよい。このようにしても、実施の形態1に係る放熱構造体100と同様の作用効果を奏することができるとともに、壁部21を放熱面とすることができることにより放熱構造体100の放熱性をより向上することができる。
In addition, although the
(実施の形態3)
図7〜図9を参照して、実施の形態3に係る放熱構造体100について説明する。実施の形態3に係る放熱構造体100は、基本的には実施の形態2に係る放熱構造体100と同様の構成を備えるが、壁部21の外周面21C,21Dに接続されている少なくとも1つの第2フィン22,23を備える点で異なる。
(Embodiment 3)
With reference to FIGS. 7-9, the
第2フィン22は、第1フィン20の延在方向(上記1つの方向)に延びる外周面21Cに接続されている。第2フィン22は、外周面21Cに対して垂直に、かつ第1主面10Aと平行な方向に延びるように突出している。第2フィン22は、上記1つの方向において壁部21(外周面21C)の一方の端部から他方の端部まで延びるように形成されている。
The
第2フィン23は、上記延在方向に垂直な方向に延びる外周面21Dに接続されている。第2フィン23は、外周面21Dに対して垂直に、かつ第1主面10Aと垂直な方向に延びるように突出している。
The
第2フィン23は、第1主面10Aに垂直な方向において、壁部21(外周面21D)の上方端部(ベース体10と接続されている端部の反対側に位置する端部)から下方端部(ベース体10と接続されている端部)まで延びるように形成されている。好ましくは、第2フィン23は、壁部21の上方端部から第1フィン20の下方端部まで延びるように形成されており、かつ第2主面10Bよりも下方において第1フィン20と接続されている。
From the upper end of the wall 21 (outer
言い換えると、第2フィン23は、外周面21Dだけでなく、当該外周面21Dに連なるベース体10の外周面10Dおよび第1フィン20の外周面に接続されているのが好ましい。ベース体10の外周面10Dにおいて第2フィン23と接続される領域は、凹凸が形成された凹凸部を含んでいてもよい。
In other words, it is preferable that the
第2フィン22は、壁部21の外周面21C上に複数形成されている。第2フィン22を構成する材料は、たとえば壁部21を構成する材料と同一の材料である。第2フィン22は、その主な構成材料である樹脂より高い熱伝導性を有する金属材料からなるフィラーを含んでいてもよい。
A plurality of
実施の形態3に係る放熱構造体100の製造方法は、基本的には実施の形態2に係る放熱構造体100の製造方法と同様の構成を備えるが、第2フィン22を形成する工程をさらに備える点で異なる。
The manufacturing method of the
第2フィン22は、たとえば第1フィン20および壁部21と同時に形成し得る。具体的には、上記モールド成型用金型には、ベース体10に形成された個々の第1凹凸部30を1つずつ内部に含む複数のキャビティと、第2凹凸部31を内部に含むキャビティとが形成されている。このような金型の内部に加熱溶融させた熱可塑性樹脂を射出し、冷却する。このようにして、第2フィン22を第1フィン20および壁部21と同時にベース体10上に形成することができる。
The
また、第2フィン22を形成する方法は上記方法に限られるものではない。たとえば、まず射出成形により第1フィン20、壁部21、および第2フィン22をそれぞれ別体として成形する。その後、これらの成形体と電子部品1〜4を搭載したベース体10とをモールド成形することにより、第1フィン20を第1凹凸部30に、壁部21を第2凹凸部31に、第2フィン22をベース体10、第1フィン20および壁部21にそれぞれ同時に接続させてもよい。また、射出成形により第1フィン20および第2フィン22の一体物、または壁部21および第2フィン22の一体物を成形したのち、成形された当該一体物をモールド成形により第1凹凸部30または第2凹凸部31に接続させてもよい。このようにすれば、上記のようなモールド成形法により第2フィン22を形成する場合と比べて第2フィン22の成形性を向上することができる。
Further, the method of forming the
次に、実施の形態3に係る放熱構造体100の作用効果について説明する。実施の形態3に係る放熱構造体100は、実施の形態2に係る放熱構造体100と基本的に同様の構成を備えるため、実施の形態2に係る放熱構造体100と同様の作用効果を奏することができる。
Next, the function and effect of the
さらに、実施の形態3に係る放熱構造体100は、壁部21の外周面21C,21Dに接続されている少なくとも1つの第2フィン22を備え、第2フィン22を主に構成する材料は樹脂である。
Furthermore, the
そのため、第2フィン22,23は、樹脂成形により第1フィン20および壁部21の少なくとも一方と同時に形成することができるため、実施の形態3に係る放熱構造体100は容易に製造され得る。
Therefore, since the
また、第2フィン22,23は壁部21を介してベース体10と接続されているため、第2フィン22,23の表面は壁部21の外周面21C,21Dと同様に放熱面として作用することができる。言い換えると、第2フィン22,23は、第1主面10Aに沿った方向においてベース体10から突出するように形成されていることから、第2フィン22,23の表面積(ベース体10への投影面積)を大きくすることにより、放熱面を大きく形成することができる。そのため、実施の形態3に係る放熱構造体100は、放熱性がより向上されている。
Moreover, since the
(実施の形態4)
図10〜図12を参照して、実施の形態4に係る放熱構造体100について説明する。実施の形態4に係る放熱構造体100は、基本的には実施の形態3に係る放熱構造体100と同様の構成を備えるが、第2フィン22,23が、放熱構造体100を側面視したときに、発熱体(電子部品1〜4のうちの半導体モジュール1および電解コンデンサ4)と重なる外周面21C,21D上の領域に接続されており、また、第1フィン20が、放熱構造体100を平面視したときに、発熱体(電子部品1〜4のうちの半導体モジュール1および電解コンデンサ4)と重なる第2主面10B上の領域に接続されている点で異なる。
(Embodiment 4)
With reference to FIGS. 10-12, the
実施の形態4における発熱体とは、実施の形態1における発熱体と異なり、電子部品である半導体モジュール1、端子台2、抵抗体3、および電解コンデンサ4のうち、発熱量が多いなどの理由により特に放熱が必要な電子部品をいう。図10〜図12に示す構成例では、半導体モジュール1および電解コンデンサ4である。
The heating element in the fourth embodiment is different from the heating element in the first embodiment because of the large amount of heat generated in the
放熱構造体100を側面視したときとは、壁部21の外周面21Cを側面視したとき、および外周面21Dを側面視したときの少なくともいずれか一方を含む。
The side view of the
第1フィン20は、放熱構造体100を平面視したときに、半導体モジュール1および電解コンデンサ4と重なる第2主面10B上の領域、および当該領域の周囲に位置する領域に接続されている。つまり、図11および図12に示されるように、第1フィン20は、上記1つの方向に沿ってベース体10の一方の端部から他方の端部まで延びるように形成されていなくてもよく、当該1つの方向およびこれに垂直な方向において部分的に形成されていてもよい。
The
第2フィン22は、壁部21の外周面21Cを側面視したとき、半導体モジュール1に近い外周面21C上において半導体モジュール1と重なる領域および当該領域の周囲に位置する領域に接続されており、かつ電解コンデンサ4に近い外周面21C上において、電解コンデンサ4と重なる領域および当該領域の周囲に位置する領域に接続されている。
The
第2フィン23は、壁部21の外周面21Dを側面視したとき、半導体モジュール1に近い外周面21D上において半導体モジュール1と重なる領域および当該領域の周囲に位置する領域に接続されている。
When the outer
言い換えると、第1フィン20は、ベース体10の第2主面10Bの全面に渡って形成されているのではなく、上記平面視したときに第2主面10B上において放熱が不要な電子部品(たとえば抵抗体3)と重なる領域には接続されていない。また、第2フィン22,23は、壁部21の外周面21C,21Dの全面に渡って形成されているのではなく、上記側面視したときに外周面21C,21D上において放熱が不要な電子部品(たとえば抵抗体3)と重なる領域には接続されていない。
In other words, the
実施の形態4に係る放熱構造体100の製造方法は、実施の形態3に係る放熱構造体100と同様に実施視し得る。
The manufacturing method of the
次に、実施の形態4に係る放熱構造体100の作用効果について説明する。実施の形態4に係る放熱構造体100は、実施の形態3に係る放熱構造体100と基本的に同様の構成を備えるため、実施の形態3に係る放熱構造体100と同様の作用効果を奏することができる。
Next, functions and effects of the
さらに、第2フィン22,23は、放熱構造体100を側面視したときに発熱体と重なる外周面21C,21D上の領域に接続されている。第1フィン20は、放熱構造体100を平面視したときに発熱体と重なる第2主面10B上の領域に接続されている。
Furthermore, the
そのため、実施の形態4に係る放熱構造体100は、第1フィン20および第2フィン22,23が部分的に設けられているため、実施の形態3に係る放熱構造体100と比べて軽量化することができる。
Therefore, the
さらに、図12に示されるように、第2フィン22は、図9に示される実施の形態3における第2フィン22よりも上記1つの方向において短く形成されている。そのため、実施の形態4に係る放熱構造体200は、第2フィン22の近くに発生する温度境界層を実施の形態3における第2フィン22の近くに発生する温度境界層よりも薄くすることができる。その結果、実施の形態4に係る放熱構造体100は、第2フィン22の熱伝導率を向上させることができるため、放熱性を損なわずに軽量化されている。なお、第1フィン20および第2フィン22,23のうち、少なくともいずれか1つが部分的に設けられていても、放熱性を損なわずに実施の形態3に係る放熱構造体100と比べて軽量化することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 12, the
また、実施の形態4に係る放熱構造体100では、第1フィン20および第2フィン22,23が接続されている領域が部分的であり、さらにそれにより第1凹凸部30が形成される領域も部分的であるため、該放熱構造体100は容易に製造され得る。
In the
(実施の形態5)
図13〜図15を参照して、実施の形態5に係る放熱構造体200について説明する。実施の形態5に係る放熱構造体200は、基本的には実施の形態1に係る放熱構造体100と同様の構成を備えるが、複数のベース体13,14,15を備え、第1フィン20は、隣り合う複数のベース体13,14,15に跨って、それぞれの第2主面10Bと接続されている点で異なる。
(Embodiment 5)
With reference to FIGS. 13-15, the
複数のベース体13,14,15はリードフレームとして構成されている。ベース体13,14,15を構成する材料は、たとえばCuである。
The plurality of
ベース体13の第1主面13A上には、発熱体としての電子部品5(半導体素子)が形成されている。電子部品5は、任意の半導体素子であればよいが、たとえばMOSFETである。MOSFET5は、ドレインがベース体13の第1主面13Aとはんだ接合されており、ソースがベース体14の第1主面14Aとワイヤ6によりボンディングされており、ゲートがベース体15の第1主面15Aとワイヤ7によりボンディングされている。
On the first
複数のベース体13,14,15、MOSFET5、およびワイヤ6,7は、封止体50により封止されている。封止体50を構成する材料は、たとえばエポキシ樹脂である。つまり、実施の形態5に係る放熱構造体200は、半導体モジュールとして構成されている。放熱構造体200は、たとえば電力変換装置(図示しない)などに搭載され、電流や電圧をオン・オフすることで電力を直流から交流に変換したり、交流から直流に変換したりする。
The plurality of
複数のベース体13,14,15は、それぞれ封止体50の外部に表出して電力変換装置のターミナルなどに接続可能に設けられている端子を有している。ベース体13はドレイン端子41,44を、ベース体14はソース端子42,45を、ベース体15はゲート端子43をそれぞれ有している。
Each of the plurality of
なお、放熱構造体200がインバータの上アームを構成する場合にはドレイン端子が直流の正極端子、ソース端子が交流端子に接続され、放熱構造体100がインバータの下アームを構成する場合にはドレイン端子が交流端子、ソース端子が直流の負極端子にそれぞれ接続される。オン・オフの制御はゲート端子43に入力されるゲート信号により行われる。ゲート信号はゲート端子に接続した制御基板(図示しない)により生成される。この放熱構造体200では、制御基板でドレイン及びソースの電圧をモニタするため、制御用のドレイン端子44及びソース端子45を設けている。
When the
複数のベース体13,14,15は、互いに間隔を隔てて、それぞれの第2主面13B,14B,15Bが同じ側を向いて隣り合うように配置されている。複数のベース体13,14,15の第2主面13B,14B,15Bには、それぞれ第1凹凸部30が形成されている。複数のベース体13,14,15に形成されている第1凹凸部30は、基本的には実施の形態1における第1凹凸部30と同様の構成を備えている。複数のベース体13,14,15のそれぞれに形成されている第1凹凸部30は、複数のベース体13,14,15を所定の位置関係で配置し放熱構造体200としたときに、任意の方向に連なるように形成されている。
The plurality of
複数の第1フィン20は、複数のベース体13,14,15のうちの少なくとも2つのベース体に跨って、それぞれの第2主面10Bと接続されている。言い換えると、複数の第1フィン20は、ベース体13,14,15の第2主面10Bに接続されている部分と、封止体50に接続されている部分とを有している。第1フィン20においてベース体13,14,15の第2主面10Bに接続されている部分の少なくとも一部は、第1凹凸部30と噛み合されている。言い換えると、複数のベース体13,14,15のそれぞれの第2主面13B,14B,15Bにおいて第1フィン20と接続されている領域は第1凹凸部30を含んでいる。
The plurality of
第1フィン20において封止体50に接続されている部分は、ベース体13,14,15間に位置し、かつ第2主面13B,14B,15Bと連なるように形成されている封止体50の下端面に接続されている部分と、ベース体13,14,15よりも外側に位置し、第2主面13B,14B,15Bと連なるように形成されている封止体50の下端面に接続されている部分とを有している。
A portion of the
第1フィン20を構成する材料は、封止体50を構成する材料と同一であってもよいし、封止体50を構成する材料よりも熱伝導率の高い材料であってもよい。放熱構造体200の動作時におけるベース体13,14,15の電位がそれぞれ異なる場合など、ベース体13,14,15間が互いに電気的に絶縁されている必要がある場合には、第1フィン20を構成する材料は電気的絶縁性を有する材料である。
The material constituting the
次に、実施の形態5に係る放熱構造体200の製造方法について説明する。実施の形態5に係る放熱構造体200の製造方法は、基本的には実施の形態1に係る放熱構造体100の製造方法と同様の構成を備える。第1フィン20は、封止体50を形成する際にこれと同時に形成され得る。このようにすれば、第1フィン20を備えていない従来の半導体モジュールと比べて工数の増大を招くことなく、放熱性を向上させることができる。また、第1フィン20は、封止体50を形成した後に、形成され得る。このようにすれば、第1フィン20を構成する材料を封止体50を構成する材料よりも高い熱伝導率を有する材料とすることができ、放熱性をより向上させることができる。
Next, a method for manufacturing the
次に、実施の形態5に係る放熱構造体200の作用効果について説明する。実施の形態5に係る放熱構造体200は、実施の形態1に係る放熱構造体100と基本的に同様の構成を備えるため、実施の形態1に係る放熱構造体100と同様の作用効果を奏することができる。つまり、半導体モジュールとしての実施の形態5に係る放熱構造体200は、従来の半導体モジュールと比べて電子部品に生じた熱を効果的に放熱することができる。また、放熱構造体200は、ベース体13,14,15の第2主面13B,14B,15Bに第1フィン20が直接接続されているため、大型化することなく放熱面の面積を大きくすることができる。
Next, functions and effects of the
また、従来の半導体モジュールは、フィンを備えたヒートシンクと接続される。このとき、半導体素子が搭載されているベース金属(ベース体)とヒートシンクとが接続されるが、一般にそれぞれの接続面には凹凸や反りが存在するため、接続時には両者の間に空隙が生じる。空隙は両者の間での伝熱を妨げる。そこで、従来の半導体モジュールでは、該空隙の発生を抑制するため、グリース、接着剤、または伝熱シートなどからなる接着層を介してベース金属とヒートシンクとを接続することが行われている。しかし、グリース、接着剤、または伝熱シートなどの熱伝導率はベース金属およびヒートシンクを構成する材料(たとえばCuまたはAl)と比べて1桁〜2桁低いため、このような半導体モジュールでは上記接着層が熱抵抗として作用して、ベース金属とヒートシンクとの間で温度上昇を招いていた。 The conventional semiconductor module is connected to a heat sink having fins. At this time, the base metal (base body) on which the semiconductor element is mounted is connected to the heat sink, but generally, since there are irregularities and warpages on each connection surface, a gap is generated between the two at the time of connection. The air gap prevents heat transfer between the two. Therefore, in the conventional semiconductor module, in order to suppress the generation of the gap, the base metal and the heat sink are connected through an adhesive layer made of grease, an adhesive, or a heat transfer sheet. However, since the thermal conductivity of grease, adhesive, or heat transfer sheet is 1 to 2 digits lower than the base metal and the material constituting the heat sink (for example, Cu or Al), such a semiconductor module has the above adhesion. The layer acted as a thermal resistance, causing a temperature rise between the base metal and the heat sink.
これに対し、放熱構造体200は、リードフレームとしてのベース体13,14,15の第2主面13B,14B,15Bに第1フィン20が直接接続されており、かつ、第2主面13B,14B,15Bにおいて第1フィン20と接続されている領域は第1凹凸部30を含んでいる。そのため、ベース体13,14,15と第1フィン20との接続部において、少なくとも第1フィン20と第1凹凸部30の上記凹凸とが直接噛み合わされている部分には空隙の発生が抑制されている。つまり、放熱構造体200では、空隙を抑制するためにベース体13,14,15と第1フィン20との間に熱抵抗を高めるような部材を用いる必要が無いため、これらの間での温度上昇を実質的にゼロとすることができる。
In contrast, in the
(実施の形態6)
図16および図17を参照して、実施の形態6に係る放熱構造体200について説明する。実施の形態6に係る放熱構造体200は、基本的には実施の形態5に係る放熱構造体200と同様の構成を備えるが、第2主面13B,14B,15B上において第1フィン20が形成されていない全領域を覆う第2絶縁層16を備える点で異なる。
(Embodiment 6)
With reference to FIG. 16 and FIG. 17, the
第2絶縁層16を構成する材料は、電気的絶縁性を有する任意の材料で構成されていればよく、好ましくは第1フィン20を構成する材料と同一の材料で構成されている。第2絶縁層16の膜厚は、第1フィン20の放熱面を狭めることなく、かつ樹脂成形が可能な膜厚であればよく、1mm以下であるのが好ましい。
The material constituting the second insulating
ベース体13,14,15の第2主面13B,14B,15Bの第1凹凸部30は、少なくとも第1フィン20と接続されている領域に形成されていればよいが、第2絶縁層16と接続されている領域にも形成されていてもよい。たとえば、第1凹凸部30は、第2主面13B,14B,15Bの全面に形成されていてもよい。
The first concavo-
実施の形態6に係る放熱構造体200の製造方法は、基本的には実施の形態1に係る放熱構造体100の製造方法と同様の構成を備える。第2絶縁層16は、第1フィン20および封止体50を形成する際にこれらと同時に形成され得る。また、第2絶縁層16は、封止体50を形成した後に、第1フィン20と同時に形成され得る。
The manufacturing method of
次に、実施の形態6に係る放熱構造体200の作用効果について説明する。実施の形態6に係る放熱構造体200は、実施の形態5に係る放熱構造体200と基本的に同様の構成を備えるため、実施の形態5に係る放熱構造体200と同様の作用効果を奏することができる。
Next, functions and effects of the
さらに、第2絶縁層16により、放熱構造体200においてベース体13,14,15の第2主面13B,14B,15Bが露出していないため、放熱構造体200の絶縁性を高めることができる。
Furthermore, since the second
(実施の形態7)
図18を参照して、実施の形態7に係る放熱構造体200について説明する。実施の形態7に係る放熱構造体200は、基本的には実施の形態5に係る放熱構造体100と同様の構成を備えるが、複数のベース体13,14,15はそれぞれ異なる第1フィン20と接続されており、複数のベース体13,14,15のうち、1つのベース体の第1フィン20は他のベース体の第1フィン20と間隔を隔てて形成されている点で異なる。
(Embodiment 7)
A
第1フィン20を構成する材料は、実施の形態5に係る放熱構造体200と異なり、放熱構造体200の動作時におけるベース体13,14,15の電位がそれぞれ異なる場合であっても、導電性材料とすることができる。つまり、第1フィン20は、たとえば主な構成材料が樹脂であって、該樹脂よりも高い熱伝導性を有する金属材料からなるフィラーを含んでいてもよい。
Unlike the
これにより、実施の形態7に係る放熱構造体200は、第1フィン20の熱伝導率を高めることができるため、半導体素子5に生じた熱をより効果的に放熱することができる。
Thereby, since the
また、これにより、第2主面13B,14B,15Bに垂直な方向における第1フィン20の長さを長く(第1フィン20の放熱面を広く)しても、第1フィン20による高い放熱効率を実現でき、放熱性を向上することができる。
Moreover, even if the length of the
また、第1フィン20は、第2主面13B,14B,15B上にそれぞれ分離して形成されている。そのため、実施の形態7に係る放熱構造体200は、第1フィン20の近くに発生する温度境界層を実施の形態5における第1フィン20の近くに発生する温度境界層よりも薄くすることができ、第1フィン20の熱伝導率を向上させることができる。
The
なお、実施の形態7に係る放熱構造体200は、実施の形態5に係る放熱構造体と同様に製造することができる。
The
図1〜図18に示される実施の形態1〜実施の形態7に係る放熱構造体100,200において、第1フィン20は板状に形成されているが、これに限られるものでない。
In the
図19(a)に示されるように、第1フィン20には、第2主面10Bに沿った方向に延びるように形成されている少なくとも1つの空洞24が形成されていてもよい。このようにすれば、空洞24を風洞とすることができ、空洞24内を気体が流通することにより放熱性を向上することができる。また、空洞24を液体からなる放熱媒体の流通路とすることも可能であり、このようにしても放熱性を向上することができる。
As shown in FIG. 19A, the
図19(b)に示されるように、第1フィン20には、複数の空洞24が形成されており、空洞24が延びる方向に垂直な断面において、複数の空洞24は格子状に配置されていてもよい。ここで、空洞24が延びる方向とは、第2主面10Bに沿った任意の方向である。このようにすれば、空洞24の内周面の面積を大きくすることができるため、空洞24に起因する放熱性向上の効果をより高めることができる。また、図19(b)に示される第1フィン20は、図19(a)に示される第1フィン20の空洞24が空洞24の延在方向に垂直かつ第2主面10Bに沿った方向に延びる部分によって分割されている構造を有している。そのため、図19(b)に示される第1フィン20は、図19(a)に示される第1フィン20と比べて、空洞24の延在方向に垂直かつ第2主面10Bに沿った方向において高強度とすることができる。図19(a)および(b)に示される第1フィン20は、樹脂成形により成形可能である。
As shown in FIG. 19B, a plurality of
図19(c)に示されるように、第1フィン20は、第2主面10Bに交差する方向(たとえば垂直な方向)に延びるように形成されている芯部25と、芯部25の少なくとも一部周囲に形成されている被覆部26とを含んでいてもよい。
As shown in FIG. 19C, the
被覆部26を構成する材料は、上述した第1フィン20を主に構成する樹脂材料と同一であればよい。芯部25を構成する材料は、被覆部26を構成する材料よりも高い熱伝導率を有する金属材料であり、たとえばAlまたはCuである。この場合、第1フィン20は、被覆部26を樹脂成形する際に芯部25をインサート成形することにより形成され、かつ第2主面10Bに接続され得る。このとき、第1凹凸部30は、第2主面10Bにおいて被覆部26と接続される部分に含まれるように形成されていればよい。また、芯部25において被覆部26と接続される領域には、第1凹凸部30と同様の凹凸が形成されていてもよい。
The material which comprises the coating |
芯部25は、任意の形状を有していればよく、たとえば板状である。被覆部26は、芯部25において、第2主面10Bと接続される部分を除く全周囲を囲うように形成されていてもよい。
The
このようにすれば、芯部25は被覆部26よりも高い熱伝導率を有しているため、第2主面10Bに垂直な方向において第2主面10Bと接続されていないける第1フィン20の下方端部まで素早く伝熱させることができる。そのため、当該垂直な方向における第1フィン20の長さを長くすることにより放熱面を増大させることができ、第1フィン20の放熱性を向上させることができる。
In this way, since the
また、図20および図21に示されるように、実施の形態1〜実施の形態7に係る放熱構造体100,200は、上述した第1フィン20の側壁20Eと第2主面10Bとを接続するように配置された補強部27を備えていてもよい。補強部27を主に構成する材料は、樹脂であり、たとえば第1フィン20を主に構成する材料と同一である。補強部27は、第1フィン20の側壁20Eの少なくとも一方と第2主面10Bとを接続するように配置されていればよい。補強部27は、1つの第1フィン20の側壁20Eに沿って、互いに間隔を隔てて複数形成されていてもよい。
20 and 21, the
図20(a)および(b)に示されるように、補強部27は、第1フィン20を挟んで互いに対向するように形成されているのが好ましい。補強部27が対向する方向は、たとえば第1フィン20が板状に形成されている場合には、第1フィン20における第2主面10Bとの接続面での短手方向である。
As shown in FIGS. 20A and 20B, the reinforcing
また、図21(a)および(b)に示されるように、補強部27は、隣り合う第1フィン20の間を接続するように形成されていてもよい。言い換えると、放熱構造体100,200を平面視したときに、第1フィン20と交差する方向に延びるように形成されていてもよい。
Further, as shown in FIGS. 21A and 21B, the reinforcing
このようにすれば、第1フィン20は、上記接続面での短手方向における強度を高めることができ、当該短手方向の力を受けたときにも、第2主面10Bとの接続状態を維持しやすくすることができる。
In this way, the
この場合、第2主面10Bにおいて補強部27と接続されている領域は上述した第1凹凸部30と同様の凹凸が形成された第3凹凸部32を含んでいてもよい。このようにすれば、ベース体10と補強部27との間で空隙の発生を抑制することができ、ベース体10と補強部27との接続強度を高めることができるとともに補強部27の放熱性を向上させることができる。
In this case, the region connected to the reinforcing
補強部27は、任意の方法により成形され、かつ第2主面10Bに接続されればよい。補強部27は、たとえば第1フィン20と同時に成形し、かつ第2主面10Bに接続されてもよいし、第1フィン20を射出成形により成形した後、第2主面10Bに接続する際の樹脂成形により成形、接続されてもよい。
The
また、図21(a)および(b)に示されるような補強部27とすることにより、補強部27を樹脂成形する際に、金型内に配置されたベース体10に対し、加熱溶融された樹脂材料を補強部27が延在する方向に沿って第1フィン20を横断するように流すことができる。これにより、図20に示される補強部27を成形するための金型と比べて、図21に示される補強部27を成形するための上記金型は樹脂注入口を削減することができる。
Further, by using the reinforcing
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、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。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲のすべての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiment of the present invention has been described as above, the embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 半導体モジュール(電子部品)、2 端子台(電子部品)、3 抵抗体(電子部品)、4 電解コンデンサ(電子部品)、5 MOSFET(電子部品)、6,7 ワイヤ、10,13,14,15 ベース体、10A,13A,14A,15A 第1主面、10B,13B,14B,15B 第2主面、10D,21C,21D 外周面、11 第1絶縁層、12 導電層、16 第2絶縁層、20 第1フィン、20E 側壁、21 壁部、22,23 第2フィン、24 空洞、25 芯部、26 被覆部、27 補強部、30 第1凹凸部、31 第2凹凸部、32 第3凹凸部、41,44 ドレイン端子、42,45 ソース端子、43 ゲート端子、50 封止体、100,200 放熱構造体。 1 semiconductor module (electronic component), 2 terminal block (electronic component), 3 resistor (electronic component), 4 electrolytic capacitor (electronic component), 5 MOSFET (electronic component), 6,7 wire, 10, 13, 14, 15 Base body, 10A, 13A, 14A, 15A First main surface, 10B, 13B, 14B, 15B Second main surface, 10D, 21C, 21D Outer peripheral surface, 11 First insulating layer, 12 Conductive layer, 16 Second insulating Layer, 20 first fin, 20E side wall, 21 wall portion, 22, 23 second fin, 24 cavity, 25 core portion, 26 covering portion, 27 reinforcing portion, 30 first uneven portion, 31 second uneven portion, 32 second 3 uneven portions, 41, 44 drain terminal, 42, 45 source terminal, 43 gate terminal, 50 sealing body, 100, 200 heat dissipation structure.
Claims (15)
第1主面と前記第1主面の反対側に位置する第2主面とを有し、前記第1主面上に前記発熱体を搭載している少なくとも1つのベース体と、
前記第2主面に接続されている少なくとも1つの第1フィンとを備え、
前記ベース体を構成する材料は金属を含み、
前記第1フィンを主に構成する材料は樹脂であり、
前記ベース体の前記第2主面は、凹凸が形成された第1凹凸部を含み、
前記第2主面において前記第1フィンと接続されている領域は前記第1凹凸部を含んでいる、放熱構造体。 At least one heating element;
At least one base body having a first main surface and a second main surface located on the opposite side of the first main surface, wherein the heating element is mounted on the first main surface;
And at least one first fin connected to the second main surface,
The material constituting the base body includes a metal,
The material mainly constituting the first fin is a resin,
The second main surface of the base body includes a first uneven portion in which unevenness is formed,
A region of the second main surface connected to the first fin includes the first concavo-convex portion.
複数の前記ベース体は、それぞれの前記第2主面が同じ側を向いて隣り合うように配置されており、
前記第1フィンは、隣り合う複数の前記ベース体に跨って、それぞれの前記第2主面と接続されている、請求項1に記載の放熱構造体。 A plurality of the base bodies;
The plurality of base bodies are arranged such that each of the second main surfaces is adjacent to each other facing the same side,
The heat dissipation structure according to claim 1, wherein the first fin is connected to each of the second main surfaces across a plurality of adjacent base bodies.
複数の前記第1フィンとを備え、
複数の前記ベース体は、互いに間隔を隔てて配置されており、かつ、それぞれ異なる前記第1フィンと接続されており、
複数の前記ベース体のうち、1つの前記ベース体の前記第1フィンは他の前記ベース体の前記第1フィンと間隔を隔てて形成されている、請求項1に記載の放熱構造体。 A plurality of said base bodies;
A plurality of the first fins;
The plurality of base bodies are arranged at intervals from each other, and are connected to different first fins, respectively.
2. The heat dissipation structure according to claim 1, wherein, among the plurality of base bodies, the first fin of one of the base bodies is formed at a distance from the first fin of the other base body.
前記ベース体の前記第1主面は凹凸が形成された第2凹凸部を含み、
前記第1主面において前記壁部と接続されている領域は前記第2凹凸部を含んでいる、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の放熱構造体。 A wall portion connected to the first main surface and formed so as to surround the heating element;
The first main surface of the base body includes a second uneven portion formed with unevenness,
The area | region connected with the said wall part in the said 1st main surface is a thermal radiation structure of any one of Claims 1-3 containing the said 2nd uneven | corrugated | grooved part.
前記第2フィンを主に構成する材料は樹脂である、請求項4に記載の放熱構造体。 Comprising at least one second fin connected to the outer peripheral surface of the wall,
The heat dissipation structure according to claim 4, wherein a material mainly constituting the second fin is a resin.
前記空洞が延びる方向に垂直な断面において、複数の前記空洞は格子状に配置されている、請求項8に記載の放熱構造体。 A plurality of the cavities are formed in the first fin,
The heat dissipation structure according to claim 8, wherein a plurality of the cavities are arranged in a lattice shape in a cross section perpendicular to a direction in which the cavities extend.
前記補強部を主に構成する材料は樹脂である、請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載の放熱構造体。 A reinforcing portion arranged to connect the side wall of the first fin and the second main surface;
The heat dissipation structure according to any one of claims 1 to 11, wherein a material that mainly constitutes the reinforcing portion is a resin.
前記第1絶縁層上の導電層とを備え、
前記発熱体は前記導電層上に配置されている、請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の放熱構造体。 A first insulating layer on the first main surface;
A conductive layer on the first insulating layer;
The heat dissipation structure according to any one of claims 1 to 12, wherein the heating element is disposed on the conductive layer.
The heat dissipation structure according to any one of claims 1 to 14, wherein the first uneven portion is formed by an etching process on the base body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015034046A JP6335815B2 (en) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Heat dissipation structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015034046A JP6335815B2 (en) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Heat dissipation structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016157786A true JP2016157786A (en) | 2016-09-01 |
JP6335815B2 JP6335815B2 (en) | 2018-05-30 |
Family
ID=56826654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015034046A Expired - Fee Related JP6335815B2 (en) | 2015-02-24 | 2015-02-24 | Heat dissipation structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6335815B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2018150555A1 (en) * | 2017-02-20 | 2019-02-21 | 新電元工業株式会社 | Electronic device and connector |
JP2019145745A (en) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | 三井化学株式会社 | Component and electronic device |
JP2019145572A (en) * | 2018-02-16 | 2019-08-29 | 三井化学株式会社 | Electronic component storage housing and electronic device |
JP2019145567A (en) * | 2018-02-16 | 2019-08-29 | 三井化学株式会社 | Metal-resin bonding plate, housing, and electronic device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61171297U (en) * | 1985-04-10 | 1986-10-24 | ||
JPH10116942A (en) * | 1996-10-09 | 1998-05-06 | Fujikura Ltd | Heat sink |
JP2001057406A (en) * | 1999-06-11 | 2001-02-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heat dissipating substrate and manufacture thereof |
JP2005276968A (en) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | Power semiconductor device |
JP2014229714A (en) * | 2013-05-21 | 2014-12-08 | 宇部興産機械株式会社 | Heat radiation structure and manufacturing method of the same |
-
2015
- 2015-02-24 JP JP2015034046A patent/JP6335815B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61171297U (en) * | 1985-04-10 | 1986-10-24 | ||
JPH10116942A (en) * | 1996-10-09 | 1998-05-06 | Fujikura Ltd | Heat sink |
JP2001057406A (en) * | 1999-06-11 | 2001-02-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Heat dissipating substrate and manufacture thereof |
JP2005276968A (en) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Mitsubishi Electric Corp | Power semiconductor device |
JP2014229714A (en) * | 2013-05-21 | 2014-12-08 | 宇部興産機械株式会社 | Heat radiation structure and manufacturing method of the same |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2018150555A1 (en) * | 2017-02-20 | 2019-02-21 | 新電元工業株式会社 | Electronic device and connector |
US11211311B2 (en) | 2017-02-20 | 2021-12-28 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Electronic device and connection body |
JP2019145572A (en) * | 2018-02-16 | 2019-08-29 | 三井化学株式会社 | Electronic component storage housing and electronic device |
JP2019145567A (en) * | 2018-02-16 | 2019-08-29 | 三井化学株式会社 | Metal-resin bonding plate, housing, and electronic device |
JP7212451B2 (en) | 2018-02-16 | 2023-01-25 | 三井化学株式会社 | Metal-resin bonded plates, housings and electronic devices |
JP7219540B2 (en) | 2018-02-16 | 2023-02-08 | 三井化学株式会社 | Electronic component housing and electronic device |
JP2019145745A (en) * | 2018-02-23 | 2019-08-29 | 三井化学株式会社 | Component and electronic device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6335815B2 (en) | 2018-05-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5273101B2 (en) | Semiconductor module and manufacturing method thereof | |
US9795053B2 (en) | Electronic device and method for manufacturing the electronic device | |
JP6370257B2 (en) | Semiconductor device | |
JP6335815B2 (en) | Heat dissipation structure | |
JPWO2020050325A1 (en) | Power semiconductor devices and their manufacturing methods, as well as power converters | |
JP2016018866A (en) | Power module | |
JP2005191071A (en) | Semiconductor device | |
JP4967701B2 (en) | Power semiconductor device | |
JP6813259B2 (en) | Semiconductor device | |
JPWO2019058473A1 (en) | Semiconductor device and power conversion device having the same | |
JP6948855B2 (en) | Power semiconductor device and power conversion device using it | |
JP2010177619A (en) | Semiconductor module | |
JP2020161807A (en) | Semiconductor module and semiconductor device used therefor | |
JP6391430B2 (en) | Electronic control device and manufacturing method thereof | |
JP6899784B2 (en) | Power semiconductor device | |
KR20170069365A (en) | Direct cooling type power module and method for manufacturing the same | |
JP5477157B2 (en) | Semiconductor device | |
JP5125530B2 (en) | Power converter | |
WO2017154072A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device | |
JP7059714B2 (en) | Power converter and manufacturing method of power converter | |
JP6953859B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2012238737A (en) | Semiconductor module and manufacturing method therefor | |
JP5602703B2 (en) | Power semiconductor module | |
JP2010093287A (en) | Power semiconductor module | |
KR20170095681A (en) | Power module and method for the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170403 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20171214 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171219 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180206 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180403 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180501 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6335815 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |