JP2019134647A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の大型化を抑制する。【解決手段】半導体装置１０は、パワー基板２０と、制御基板６０と、コンデンサ基板５０と、を備える。制御基板６０は、パワー基板２０の板厚方向に対して、パワー基板２０と間隔を空けて配置されている。コンデンサ基板５０は、パワー基板２０と、制御基板６０との間に配置されている。半導体装置１０は、制御基板６０をヒートシンク１１に固定するために設けられたブラケット７０を備える。ブラケット７０は、金属製である。半導体装置１０は、ブラケット７０と制御基板６０との間に配置された熱伝導部材９１と、ブラケット７０とコンデンサ基板５０との間に配置された介在熱伝導部材９２と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置に関する。

半導体装置は、半導体素子などの電子部品と、電子部品が実装される基板と、電子部品が発した熱を放熱するための放熱部と、を備える。全ての電子部品を１つの基板に実装すると、基板が板厚方向の面に沿う方向（板厚方向に直交する方向）に大型化し、半導体装置の大型化を招く。

特許文献１に記載の半導体装置は、複数の基板を備える。複数の基板同士は、板厚方向に間隔を空けて配置されている。半導体装置は、各基板同士の間隔を維持した状態で、各基板を固定する固定部材を備える。電子部品は、複数の基板に分散して配置されている。基板を複数設けて、板厚方向に間隔を空けて配置することで、半導体装置が大型化することを抑制している。また、半導体装置は、各基板と、放熱部に連結された金属板を備える。これにより、電子部品や、各基板の発した熱は、金属板を介して放熱部に伝導することになる。

国際公開ＷＯ２０１４／０５７６２２号公報

ところで、特許文献１の半導体装置は、各基板から放熱部に熱を伝導させるために金属板を設けている。金属板を設けることで、半導体装置が大型化している。
本発明の目的は、大型化を抑制できる半導体装置を提供することにある。

上記課題を解決する半導体装置は、放熱部と、前記放熱部に固定されており、半導体素子が実装された第１基板と、前記第１基板の板厚方向に前記第１基板と間隔を空けて配置されており、電子部品が実装された第２基板と、前記第２基板を前記放熱部に固定するためのブラケットと、を備え、前記第２基板と前記ブラケットとの間には、前記第２基板から前記ブラケットに熱を伝導させるための絶縁性の熱伝導部材が配置され、前記ブラケットは、金属製であり、前記ブラケットは、前記放熱部に熱を伝導させる伝熱部を備える。

これによれば、熱伝導部材を介して第２基板からブラケットに熱が伝導する。ブラケットに伝導した熱は、伝熱部を介して放熱部に伝導する。ブラケットを金属製とすることで、第２基板を放熱部に固定するためのブラケットを伝熱経路として用いることができる。これにより、第２基板の放熱性を向上させることができる。また、絶縁性の熱伝導部材を介して第２基板からブラケットに熱を伝導させることで、ブラケットを金属製にすることによる第２基板とブラケットとの短絡を抑制している。ブラケットを伝熱経路とせずに、ブラケットとは別の部材（例えば、金属板）を更に設ける場合に比べて、半導体装置の大型化を抑制できる。

上記半導体装置について、前記伝熱部は、前記放熱部に接する直接伝熱部を含んでいてもよい。
これによれば、ブラケットに伝導した熱を、直接伝熱部を介して放熱部に伝導させることができる。直接伝熱部は、放熱部に接しているため、放熱部に熱を伝導させやすい。

上記半導体装置について、前記伝熱部は、前記第１基板に接する間接伝熱部を含み、前記熱伝導部材は、前記間接伝熱部よりも前記直接伝熱部に近い位置に配置されていてもよい。

これによれば、熱伝導部材を直接伝熱部の近くに配置することで、熱伝導部材から直接伝熱部までの伝熱経路を短くすることができる。直接伝熱部は、放熱部に熱を伝導させやすいため、直接伝熱部までの伝熱経路を短くすることで、第２基板の放熱性を向上させることができる。

上記半導体装置について、前記ブラケットは、前記熱伝導部材の位置を規定する位置決め部を備えていてもよい。
これによれば、熱伝導部材を配置する際に、位置決め部を目印として熱伝導部材を配置することができる。

上記半導体装置について、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された第３基板を備え、前記ブラケットは、前記第２基板と前記第３基板との間に介在する介在部を備え、前記第３基板と、前記介在部との間には、前記第３基板から前記ブラケットに熱を伝導させるための絶縁性の介在熱伝導部材が配置されていてもよい。

これによれば、第２基板の放熱性に加えて、第３基板の放熱性も向上させることができる。
上記半導体装置について、前記介在部は、前記介在熱伝導部材と向かい合う位置に設けられた確認孔を備えていてもよい。

第３基板と介在部との間に配置されている介在熱伝導部材は、ブラケットを放熱部に組み付けると視認しにくくなる。確認孔を介して介在熱伝導部材を視認可能とすることで、ブラケットを放熱部に組み付けた後であっても、介在熱伝導部材の有無を確認することができる。

上記半導体装置について、前記第２基板の板厚方向の両面のうち前記ブラケットに向かい合う面の反対面には、コネクタが挿入される接続部が設けられ、前記ブラケットは、前記第２基板の板厚方向の両面のうち前記ブラケットに向かい合う面に向けて突出した支持部を備え、前記支持部は、前記第２基板のうち前記接続部が設けられた部分に向かい合って配置されていてもよい。

接続部にコネクタを挿入する際には、コネクタからの力により第２基板が撓もうとする。この際、第２基板が支持部に接触して支持されることで、支持部により第２基板が撓むことを抑制することができる。

本発明によれば、半導体装置の大型化を抑制できる。

半導体装置の分解斜視図。 半導体装置の断面図。 ブラケットの斜視図。 半導体装置の平面図。 制御基板を仮想線で示した状態での半導体装置の平面図。 （ａ）、（ｂ）、及び、（ｃ）はネジによる各基板の締結構造を示す半導体装置の断面図。 半導体装置の側面図。

以下、半導体装置の一実施形態について説明する。なお、本実施形態の半導体装置は、バッテリ式の産業車両（フォークリフトなど）に搭載されるインバータである。インバータは、バッテリから入力された直流電力を交流電力（三相交流）に変換して、三相モータに出力する。これにより、三相モータが駆動する。

図１、及び、図２に示すように、半導体装置１０は、放熱部としてのヒートシンク１１を備える。ヒートシンク１１は、アルミニウム系金属や銅等の金属製である。ヒートシンク１１は、板状の固定部１２と、固定部１２の板厚方向の一面から突出するフィン１３と、を備える。固定部１２は、複数のネジ穴１４を備える。ネジ穴１４は、内周面にネジ溝（雌ねじ）を備える。

半導体装置１０は、第１基板としてのパワー基板２０と、第２基板としての制御基板６０と、第３基板としてのコンデンサ基板５０と、を備える。制御基板６０は、パワー基板２０の板厚方向に対して、パワー基板２０と間隔を空けて配置されている。コンデンサ基板５０は、パワー基板２０と、制御基板６０との間に配置されている。パワー基板２０の板厚方向と、制御基板６０の板厚方向と、コンデンサ基板５０の板厚方向は一致している。ヒートシンク１１、及び、３つの基板２０，５０，６０は、層状に配置されているといえる。

パワー基板２０は、固定部１２の板厚方向の両面のうちフィン１３が設けられた面の反対面に固定されている。本実施形態のパワー基板２０は、絶縁金属基板（ＩＭＳ基板）であり、金属製のベースに絶縁層を設けたものである。パワー基板２０は、導体パターン２２を備える。パワー基板２０は、板厚方向に貫通した複数の第１挿通孔Ｈ１を備える。

半導体装置１０は、複数の半導体素子２４と、２つの入力端子２５と、３つの出力端子３５と、２つのスペーサ４０と、ピンヘッダ４６と、を備える。半導体素子２４、入力端子２５、出力端子３５、スペーサ４０、及び、ピンヘッダ４６は、パワー基板２０に実装されている。本実施形態の半導体素子２４は、ＭＯＳＦＥＴである。なお、半導体素子２４としては、ＭＯＳＦＥＴ以外のスイッチング素子（例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いることもできる。複数の半導体素子２４は、６つの半導体素子群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６に分かれて配置されている。各半導体素子群Ｇ１〜Ｇ６において、各半導体素子２４は、一列に並んでいる。以下、各半導体素子群Ｇ１〜Ｇ６を構成する半導体素子２４の並ぶ方向を第１方向とする。

各半導体素子群Ｇ１〜Ｇ６は、間隔を空けて並んで配置されている。詳細にいえば、各半導体素子群Ｇ１〜Ｇ６は、パワー基板２０の板厚方向の面に沿う方向のうち、第１方向に交差する方向に並んでいる。以下、各半導体素子群Ｇ１〜Ｇ６の並ぶ方向を第２方向とする。各半導体素子群Ｇ１〜Ｇ６は、インバータにおける三相の上下アームを構成している。

２つの入力端子２５と、３つの出力端子３５は、第２方向に間隔を空けて並んでいる。２つの入力端子２５は、各半導体素子群Ｇ１〜Ｇ６を挟んで配置されている。即ち、入力端子２５は、第２方向において、半導体素子群Ｇ１〜Ｇ６よりもパワー基板２０の外縁に寄って配置されている。３つの出力端子３５は、２つの入力端子２５同士の間に配置されている。入力端子２５は、基部２６と、基部２６から突出する柱状部２７と、柱状部２７の周面から突出する台座部２８と、を備える。出力端子３５は、基部３６と、基部３６から突出する柱状部３７と、を備える。入力端子２５、及び、出力端子３５は、アルミニウム系金属や銅などの金属製である。入力端子２５の基部２６、及び、出力端子３５の基部３６は、パワー基板２０の導体パターン２２に接続されている。入力端子２５には、バッテリが接続される。出力端子３５には、三相モータが接続される。２つのスペーサ４０は、第２方向に間隔を空けて並んでいる。各スペーサ４０は、出力端子３５同士の間に配置されている。スペーサ４０は、アルミニウム系金属や銅などの金属製である。ピンヘッダ４６は、第１方向において、半導体素子群Ｇ１〜Ｇ６よりもパワー基板２０の外縁に寄って配置されている。

コンデンサ基板５０は、入力端子２５の基部２６、出力端子３５の基部３６、及び、スペーサ４０に重ねて配置されている。コンデンサ基板５０は、導体パターン５２を備える。コンデンサ基板５０は、出力孔５３を備える。出力端子３５の柱状部３７は、出力孔５３を挿通している。コンデンサ基板５０は、板厚方向に貫通した複数の第２挿通孔Ｈ２を備える。入力端子２５の基部２６、及び、スペーサ４０を介して、コンデンサ基板５０とパワー基板２０とは、電気的に接続されている。

半導体装置１０は、コンデンサ基板５０に実装された複数のコンデンサ５４を備える。本実施形態において、コンデンサ５４は、コンデンサ基板５０の一端に集約して配置されている。詳細にいえば、コンデンサ基板５０において、第１方向の両縁部のうち一方の縁部に沿って複数のコンデンサ５４が配置されている。コンデンサ５４は、円柱状であり、軸線方向とコンデンサ基板５０の板厚方向とが一致するように配置されている。コンデンサ５４は、コンデンサ基板５０に立設しているといえる。

図１、図２、及び、図４に示すように、制御基板６０は、板厚方向に貫通した出力孔６１を３つ備える。出力端子３５の柱状部３７は、出力孔６１を挿通している。制御基板６０は、ピンヘッダ４６が挿入されるスルーホール６２を備える。制御基板６０は、板厚方向に貫通した第３挿通孔Ｈ３を複数備える。半導体装置１０は、制御基板６０に実装された複数の電子部品６３、電流センサ６５、及び、接続部６７を備える。電子部品６３は、各半導体素子群Ｇ１〜Ｇ６を制御する制御回路を構成している。制御回路により各半導体素子群Ｇ１〜Ｇ６が制御（スイッチング制御）されることで、電力変換が行われる。

スルーホール６２にピンヘッダ４６が挿入されることで、制御基板６０とパワー基板２０との接続が行われる。電流センサ６５は、３つの出力端子３５のうちの２つに設けられている。電流センサ６５は、コア６６と、図示しないホール素子と、を備える。接続部６７は、制御基板６０の板厚方向の両面のうちパワー基板２０に向かい合う面の反対面に設けられている。接続部６７は、半導体装置１０を制御する制御装置（上位制御装置）と半導体装置１０とを接続するコネクタが挿入される雌コネクタである。

図１、図３、及び、図５に示すように、半導体装置１０は、制御基板６０をヒートシンク１１に固定するために設けられたブラケット７０を備える。ブラケット７０は、コンデンサ基板５０と制御基板６０との間隔を維持した状態で制御基板６０をヒートシンク１１に固定するためのものである。ブラケット７０は、アルミニウム系金属や銅などの金属製である。

ブラケット７０は、板状の本体７１を備える。本体７１は、四角板状の基部７２と、基部７２の板厚方向の面に沿う方向（板厚方向に直交する方向）に向けて基部７２から突出した２つの介在部７３と、を備える。２つの介在部７３は、基部７２から同一方向に突出している。基部７２の互いに対向する縁の一方を第１縁７４とし、他方を第２縁７５とすると、介在部７３は第１縁７４から突出している。基部７２は、板厚方向に貫通したピンヘッダ挿通孔７６を備える。ピンヘッダ挿通孔７６には、ピンヘッダ４６が挿通される。２つの介在部７３は、それぞれ、板厚方向に貫通された貫通孔７７と、確認孔７８と、を備える。確認孔７８は、貫通孔７７よりも介在部７３の先端側に位置している。貫通孔７７及び確認孔７８は円形であり、確認孔７８の直径は貫通孔７７よりも小さい。

本体７１の板厚方向の両面のうち一方を第１面７９、他方を第２面８０とする。ブラケット７０は、本体７１から本体７１の板厚方向に突出する複数の締結ボス８１，８２，８３を備える。本実施形態では、複数の締結ボス８１，８２，８３は、１つの第１締結ボス８１、３つの第２締結ボス８２、及び、１つの第３締結ボス８３を含む。第１締結ボス８１、及び、第２締結ボス８２は、それぞれ本体７１の板厚方向の両面から突出している。第３締結ボス８３は、本体７１の第２面８０から突出している。第１締結ボス８１、及び、第２締結ボス８２は、基部７２に設けられている。第３締結ボス８３は、介在部７３に設けられている。

第１締結ボス８１の第１面７９からの突出長は、第２締結ボス８２の第１面７９からの突出長よりも長い。詳細にいえば、第１締結ボス８１は、パワー基板２０の板厚分だけ第２締結ボス８２よりも第１面７９から突出している。第１締結ボス８１の第２面８０からの突出長と、第２締結ボス８２の第２面８０からの突出長とは同一である。第１締結ボス８１、第２締結ボス８２、及び、第３締結ボス８３は、それぞれ、円筒状である。

ブラケット７０は、本体７１の第２面８０から突出した４つの支持部８４を備える。支持部８４は、基部７２に設けられている。本実施形態の支持部８４は、支持部８４同士を繋いだ形状が平行四辺形となるように配置されている。支持部８４は、柱状である。支持部８４の第２面８０からの突出長は、第１締結ボス８１の第２面８０からの突出長と同一である。

ブラケット７０は、本体７１の第１面７９から突出した突出部８５を備える。突出部８５は、基部７２の第２縁７５に沿って延びている。本実施形態において、突出部８５は、第２縁７５の全体に亘って延びている。

ブラケット７０は、本体７１の第２面８０から突出する枠状の載置部８６を備える。載置部８６は、支持部８４と、第１締結ボス８１との間に設けられている。載置部８６は、第２縁７５に沿って設けられている。

ブラケット７０は、パワー基板２０と、制御基板６０との間に配置される。詳細にいえば、ブラケット７０の基部７２は、パワー基板２０と、制御基板６０との間に配置され、介在部７３は、コンデンサ基板５０と制御基板６０との間に介在する。また、本体７１の第１面７９はヒートシンク１１及びパワー基板２０に向かい合い、本体７１の第２面８０は制御基板６０に向かい合うように配置される。

図６（ａ）、図６（ｂ）、及び、図６（ｃ）に示すように、第１締結ボス８１の軸線方向の両端面のうちの一方は固定部１２に面接触し、他方は制御基板６０に面接触している。第２締結ボス８２の軸線方向の両端面のうちの一方はパワー基板２０に面接触し、他方は制御基板６０に面接触している。言い換えれば、第２締結ボス８２は、パワー基板２０を介してヒートシンク１１に間接的に接している。第２締結ボス８２は、パワー基板２０に接する間接伝熱部となる。第３締結ボス８３の軸線方向の端面は、制御基板６０に面接触している。各締結ボス８１，８２，８３によって制御基板６０が支持され、これにより、制御基板６０とヒートシンク１１との間隔が維持される。突出部８５は、ヒートシンク１１の固定部１２に面接触している。本実施形態において、第１締結ボス８１、及び、突出部８５がヒートシンク１１に接する直接伝熱部となる。

図７に示すように、支持部８４は、制御基板６０において、接続部６７が設けられた部分に接している。支持部８４は、制御基板６０を間に挟んで接続部６７と向かい合っているといえる。なお、パワー基板２０、コンデンサ基板５０、及び、制御基板６０のうち締結ボス８１，８２，８３に接する部分は、電流の流れていない箇所である。

半導体装置１０は、ブラケット７０と制御基板６０との間に配置された熱伝導部材９１と、ブラケット７０とコンデンサ基板５０との間に配置された介在熱伝導部材９２と、を備える。熱伝導部材９１は、載置部８６と、制御基板６０のうち載置部８６に向かい合う部分に挟持されている。熱伝導部材９１は、枠状の載置部８６内に配置されている。各介在熱伝導部材９２は、各介在部７３と、コンデンサ基板５０に挟持されている。各介在熱伝導部材９２は、確認孔７８が設けられた部分に向かい合うように配置されている。熱伝導部材９１及び介在熱伝導部材９２の配置箇所は、電流の集中する箇所や、発熱素子となる電子部品６３の近くになるように定められている。

熱伝導部材９１、及び、介在熱伝導部材９２は、絶縁性であり、圧力を加えることで変形する伝熱シートである。熱伝導部材９１及び介在熱伝導部材９２としては、例えば、シリコン系の伝熱シートが用いられる。熱伝導部材９１は、制御基板６０及びブラケット７０からの圧力を受けることで、制御基板６０及びブラケット７０の表面に倣って変形している。これにより、熱伝導部材９１は、制御基板６０及びブラケット７０に密着している。介在熱伝導部材９２は、コンデンサ基板５０及びブラケット７０からの圧力を受けることで、コンデンサ基板５０及びブラケット７０の表面に倣って変形している。これにより、介在熱伝導部材９２は、コンデンサ基板５０及びブラケット７０に密着している。

図１に示すように、半導体装置１０は、パワー基板２０、制御基板６０、及び、コンデンサ基板５０をヒートシンク１１に固定するための複数のネジＳ１，Ｓ２，Ｓ３と、絶縁性のカラーＣと、を備える。複数のネジＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、第１ネジＳ１と、第２ネジＳ２と、第３ネジＳ３と、を含む。

図６（ａ）、図６（ｂ）、及び、図６（ｃ）に示すように、複数の第１ネジＳ１は、カラーＣとともにコンデンサ基板５０の第２挿通孔Ｈ２と、パワー基板２０の第１挿通孔Ｈ１とを挿通して、ヒートシンク１１のネジ穴１４に締結されている。これにより、第１ネジＳ１は、パワー基板２０とコンデンサ基板５０とを共締めしている。なお、第１ネジＳ１のうちの一部は、パワー基板２０及びコンデンサ基板５０とともにスペーサ４０、入力端子２５の基部２６、出力端子３５の基部３６を挿通している。

複数の第２ネジＳ２のうち一部の第２ネジＳ２は、制御基板６０の第３挿通孔Ｈ３と、第１締結ボス８１とを挿通して、ヒートシンク１１のネジ穴１４に締結されている。これにより、第２ネジＳ２は、制御基板６０とブラケット７０とを共締めしている。複数の第２ネジＳ２のうち一部の第２ネジＳ２は、制御基板６０の第３挿通孔Ｈ３と、第２締結ボス８２と、パワー基板２０の第１挿通孔Ｈ１を挿通して、ヒートシンク１１のネジ穴１４に締結されている。これにより、第２ネジＳ２は、制御基板６０と、ブラケット７０と、パワー基板２０と、を共締めしている。

図１に示すように、複数の第３ネジＳ３のうち一部の第３ネジＳ３は、制御基板６０の第３挿通孔Ｈ３を挿通して、第３締結ボス８３に締結されている。複数の第３ネジＳ３のうち一部の第３ネジＳ３は、制御基板６０の第３挿通孔Ｈ３を挿通して、入力端子２５の台座部２８に締結されている。これにより、制御基板６０は、ブラケット７０及び入力端子２５に固定されている。

次に、パワー基板２０、コンデンサ基板５０、制御基板６０、熱伝導部材９１、介在熱伝導部材９２、及び、ブラケット７０をヒートシンク１１に組み付ける方法について説明する。なお、半導体装置１０を構成する部材のうち、上記した部材以外の組み付けについては省略する。

まず、ヒートシンク１１にパワー基板２０を載置する。次に、コンデンサ基板５０をパワー基板２０と向かい合うように配置する。次に、第１ネジＳ１を締結することでコンデンサ基板５０及びパワー基板２０をヒートシンク１１に固定する。次に、コンデンサ基板５０に介在熱伝導部材９２を配置する。介在熱伝導部材９２は、コンデンサ基板５０の導体パターン５２に重ねて配置される。即ち、導体パターン５２を目印として、介在熱伝導部材９２は配置されることになる。

次に、ブラケット７０を配置する。ブラケット７０を配置した後には、確認孔７８から介在熱伝導部材９２を視認することができる。これにより、ブラケット７０を配置した後に介在熱伝導部材９２の有無を確認できる。

次に、ブラケット７０の載置部８６に熱伝導部材９１を載置する。熱伝導部材９１は、枠状の載置部８６内に収まるように配置される。これにより、熱伝導部材９１の位置決めがされ、更に、位置ズレが規制されることになる。

次に、ブラケット７０と向かい合うように制御基板６０を配置する。次に、第２ネジＳ２、及び、第３ネジＳ３をヒートシンク１１に締結する。これにより、組み付けが行われる。

次に、本実施形態の半導体装置１０の作用について説明する。
三相モータを駆動させるため、半導体装置１０を駆動させると、半導体素子２４、電子部品６３、及び、導体パターン２２，５２が発熱する。半導体素子２４及びパワー基板２０で発した熱は、パワー基板２０からヒートシンク１１に伝導する。

制御回路を構成する電子部品６３及び制御基板６０で発した熱は、熱伝導部材９１を介してブラケット７０に伝導する。熱伝導部材９１は、第１締結ボス８１及び突出部８５の近くに配置されているため、熱伝導部材９１から伝導した熱の多くは、第１締結ボス８１及び突出部８５を介してヒートシンク１１に伝導する。また、制御回路を構成する電子部品６３及び制御基板６０で発した熱は、第２締結ボス８２、及び、パワー基板２０を介してヒートシンク１１に伝導する。

コンデンサ５４及びコンデンサ基板５０で発した熱は、入力端子２５、出力端子３５、及び、スペーサ４０を介してパワー基板２０に伝導する。パワー基板２０の伝導した熱は、ヒートシンク１１に伝導する。また、コンデンサ５４及びコンデンサ基板５０で発した熱は、介在熱伝導部材９２を介してブラケット７０に伝導する。ブラケット７０に伝導した熱は、各締結ボス８１，８２を介してヒートシンク１１に伝導する。

上記したように、各締結ボス８１，８２及び、突出部８５を伝熱部として、制御基板６０、及び、コンデンサ基板５０からの熱がヒートシンク１１に伝導する。これにより、制御基板６０、及び、コンデンサ基板５０の放熱が行われる。

接続部６７にコネクタを挿入する際には、コネクタから接続部６７に加わる力によって制御基板６０が撓もうとする。制御基板６０の撓もうとする方向には、支持部８４が配置されているため、支持部８４により制御基板６０が撓むことを抑制することができる。

仮に、支持部８４同士を結んだときの形状を長方形状にすると、絶縁距離との兼ね合いにより制御基板６０の実質的な実装面積が低下する。本実施形態では、支持部８４同士を結んだときの形状が平行四辺形となるようにすることで、制御基板６０の実装面積が低下することを抑えている。

したがって、上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）ブラケット７０を金属製とすることで、制御基板６０からヒートシンク１１に熱を伝える伝熱経路としてブラケット７０を用いることができる。また、絶縁性の熱伝導部材９１を介して制御基板６０からブラケット７０に熱を伝導させることで、ブラケット７０を金属製にすることによる制御基板６０とブラケット７０との短絡を抑制している。制御基板６０をヒートシンク１１に固定するためのブラケット７０をヒートシンク１１に熱を伝導させる部材として兼用できる。このため、ブラケット７０を伝熱経路とせずに、ブラケット７０とは別の部材（例えば、金属板）を更に設ける場合に比べて、半導体装置１０の大型化を抑制できる。

（２）ブラケット７０の第１締結ボス８１及び突出部８５は、ヒートシンク１１に接している。ブラケット７０は、他の部材を介してヒートシンク１１に熱を伝導させるよりも、直接ヒートシンク１１に熱を伝導させるほうが熱を伝導させやすい。このため、第１締結ボス８１及び突出部８５を設けることで、制御基板６０の放熱性を向上させることができる。

（３）熱伝導部材９１は、第２締結ボス８２よりも第１締結ボス８１及び突出部８５の近くに配置されている。上記したように、第１締結ボス８１及び突出部８５は、第２締結ボス８２に比べてヒートシンク１１に熱を伝導させやすい。熱伝導部材９１を第１締結ボス８１及び突出部８５に近づけて配置することで、熱伝導部材９１から第１締結ボス８１及び突出部８５までの伝熱経路を短くすることができる。これにより、制御基板６０の放熱性を向上させることができる。

（４）ブラケット７０は、熱伝導部材９１の位置を規定する載置部８６を備える。熱伝導部材９１を配置するときには、載置部８６を目印として熱伝導部材９１の位置を定めることができる。また、載置部８６を敷居として熱伝導部材９１を配置することで、熱伝導部材９１の位置ずれを抑止することができる。

（５）ブラケット７０の介在部７３と、コンデンサ基板５０との間には介在熱伝導部材９２が配置されている。このため、コンデンサ基板５０からブラケット７０に熱を伝導させ、コンデンサ基板５０の放熱性を向上させることができる。

（６）ブラケット７０は、確認孔７８を備える。ブラケット７０の介在部７３と、コンデンサ基板５０との間に介在される介在熱伝導部材９２は、ブラケット７０をヒートシンク１１に組み付けると視認しにくくなる。介在熱伝導部材９２に向かい合うように確認孔７８を設けることで、ブラケット７０を組み付けた後でも介在熱伝導部材９２の有無を確認することができる。

（７）ブラケット７０の支持部８４により、コネクタを挿入する際に制御基板６０の撓みを抑制できる。このため、制御基板６０に反りが生じたり、電子部品６３の接合部などに応力が加わることを抑制できる。

なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
○支持部８４の第２面８０からの突出長は、第１締結ボス８１の第２面８０からの突出長よりも短くてもよい。この場合、支持部８４は制御基板６０に接触せず、支持部８４と制御基板６０との間には隙間が介在する。コネクタを挿入する際に制御基板６０が撓むと、制御基板６０は支持部８４に接触する。即ち、支持部８４と制御基板６０との間に隙間がある場合、隙間内での制御基板６０の撓みは許容されるが、制御基板６０が支持部８４に接触することで制御基板６０の撓みは規制されることになる。したがって、支持部８４と制御基板６０との間に、僅かな隙間がある場合であっても、その隙間が制御基板６０に許容される撓み量よりも小さな隙間であればよい。

○複数の支持部８４の配置は、適宜変更してもよい。例えば、支持部８４同士を結んだ形状が長方形などでもよい。また、支持部８４の数は適宜変更してもよい。
○ブラケット７０は、支持部８４を備えていなくてもよい。

○ブラケット７０は、確認孔７８を備えていなくてもよい。この場合、介在熱伝導部材９２の有無を確認孔７８以外から視認できるようにしてもよい。例えば、コンデンサ基板５０とブラケット７０との間の隙間から介在熱伝導部材９２を視認できるようにしてもよいし、介在熱伝導部材９２の一部が介在部７３とコンデンサ基板５０との間からはみだすようにしてもよい。

○スペーサ４０や、入力端子２５を介したコンデンサ基板５０の放熱が十分であれば、ブラケット７０は、介在部７３及び介在熱伝導部材９２を備えていなくてもよい。この場合、ブラケット７０は、直接伝熱部となる第１締結ボス８１及び突出部８５を備えていればよく、間接伝熱部を備えていなくてもよい。

○熱伝導部材９１の位置を規定する位置決め部は、ブラケット７０に設けられた凹部、孔、突起、模様などの目印であってもよい。
○ブラケット７０は、載置部８６を備えていなくてもよい。

○熱伝導部材９１は、第１締結ボス８１及び突出部８５よりも第２締結ボス８２の近くに配置されていてもよい。
○ブラケット７０は、第１締結ボス８１及び突出部８５を備えていなくてもよく、伝熱部として間接伝熱部である第２締結ボス８２を備えるものであってもよい。

○ブラケット７０は、直接伝熱部として、第１締結ボス８１及び突出部８５のうちいずれかを備えていてもよい。
○ブラケット７０は、制御基板６０を支持することができ、制御基板６０からの熱をヒートシンク１１に伝導させることができればどのような形状であってもよい。

○放熱部としては、フィン１３を有さない放熱板などでもよい。なお、放熱部としては、気体状の冷媒によって冷却されるものでもよいし、液状の冷媒によって冷却されるものでもよい。

○各基板２０，５０，６０は、絶縁金属基板や、プリント基板などどのような基板であってもよい。
○半導体装置１０は、インバータ以外であってもよい。例えば、半導体装置１０は、コンバータなど、インバータ以外の電力変換装置であってもよい。また、半導体素子２４としてスイッチング素子以外のもの（例えば、ダイオード）を用いた半導体装置１０であってもよい。半導体装置１０は、放熱部に固定された第１基板と、第１基板と間隔を空けて配置された第２基板とを備えていればよく、基板の数は適宜変更してもよい。例えば、実施形態のように３つの基板を備えていてもよいし、第１基板と第２基板の２つの基板を備えるものであってもよい。

○半導体装置１０は、産業車両に搭載されるものでなくてもよい。

１１…ヒートシンク（放熱部）、２０…パワー基板（第１基板）、２４…半導体素子、５０…コンデンサ基板（第３基板）、６０…制御基板（第２基板）、６３…電子部品、６７…接続部、７０…ブラケット、７３…介在部、７８…確認孔、８１…第１締結ボス（直接伝熱部）、８２…第２締結ボス（間接伝熱部）、８４…支持部、８５…突出部（直接伝熱部）、８６…載置部（位置決め部）、９１…熱伝導部材、９２…介在熱伝導部材。

Claims (7)

1. 放熱部と、
   前記放熱部に固定されており、半導体素子が実装された第１基板と、
   前記第１基板の板厚方向に前記第１基板と間隔を空けて配置されており、電子部品が実装された第２基板と、
   前記第２基板を前記放熱部に固定するためのブラケットと、を備え、
   前記第２基板と前記ブラケットとの間には、前記第２基板から前記ブラケットに熱を伝導させるための絶縁性の熱伝導部材が配置され、
   前記ブラケットは、金属製であり、
   前記ブラケットは、前記放熱部に熱を伝導させる伝熱部を備える半導体装置。
2. 前記伝熱部は、前記放熱部に接する直接伝熱部を含む請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記伝熱部は、前記第１基板に接する間接伝熱部を含み、
   前記熱伝導部材は、前記間接伝熱部よりも前記直接伝熱部に近い位置に配置されている請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記ブラケットは、前記熱伝導部材の位置を規定する位置決め部を備える請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の半導体装置。
5. 前記第１基板と前記第２基板との間に配置された第３基板を備え、
   前記ブラケットは、前記第２基板と前記第３基板との間に介在する介在部を備え、
   前記第３基板と、前記介在部との間には、前記第３基板から前記ブラケットに熱を伝導させるための絶縁性の介在熱伝導部材が配置されている請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の半導体装置。
6. 前記介在部は、前記介在熱伝導部材と向かい合う位置に設けられた確認孔を備える請求項５に記載の半導体装置。
7. 前記第２基板の板厚方向の両面のうち前記ブラケットに向かい合う面の反対面には、コネクタが挿入される接続部が設けられ、
   前記ブラケットは、前記第２基板の板厚方向の両面のうち前記ブラケットに向かい合う面に向けて突出した支持部を備え、
   前記支持部は、前記第２基板のうち前記接続部が設けられた部分に向かい合って配置されている請求項１〜請求項６のうちいずれか一項に記載の半導体装置。