散热装置及功率模块制造方法及图纸

本发明专利技术涉及散热装置及功率模块。在一面侧配设有半导体元件的绝缘基板的另一面侧设置有的散热器（２０），其具有接合到顶板（２２）和底板（２４）且夹持在两者之间的散热片（２６）。散热片（２６）是波纹翅片，其包括第一部分（２６ａ，２６ｄ）以及第二部分（２６ｂ、２６ｃ），所述第一部分包括与底板（２４）接合的接合顶部（２５ａ，２５ｂ），且具有的振幅方向高度（ｈ１）基本上等于顶板（２２）和底板（２４）之间的距离，所述第二部分包括与底板（２４）隔开预定间隙（ｄ）的非接合顶部（２７ａ，２７ｂ），且具有比顶板（２２）和底板（２４）之间的距离小的振幅方向高度（ｈ２）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及散热装置及功率模块。
技术介绍
将说明根据相关技术的功率模块。图6中所示的功率模块500包括接合到绝缘基 板14的一面侧的半导体元件12，以及接合到绝缘基板14的另一面侧的散热装置116。根 据直接键合铝(DBA)法、直接键合铜法(DBC)等，绝缘基板14的一面或两面上形成有电路。 散热装置116包括散热器120和散热板118。散热板118在必要时设置。散热装置116从 散热器120放散经由绝缘基板14传递的来自半导体元件12的热。散热器120包括散热片 126。 在上述功率模块500中，为了将线膨胀系数通常会不同的绝缘基板14和散热装 置116(散热板118)彼此接合，采用在诸如60(TC的高温下对所述部件进行钎焊并将其冷 却的方法。在这种情况下，绝缘基板14和散热装置116在被钎焊后返回至室温时收縮。绝 缘基板14和散热装置116的收縮程度根据两部件的线膨胀系数的不同而不同。即，具有相 对大的线膨胀系数(在诸如铝、铝合金、铜、黄铜等具有高导热性的材料的示例(铝)中约 为23X10—7K)的散热装置116比具有相对小的线膨胀系数(在陶瓷绝缘材料的示例(氮 化铝)中约为4. 5X 10—7K)的绝缘基板14收縮得更多。因此，当绝缘基板14和散热装置 116根据诸如冷却冰融化等已知的冷却方法被冷却至室温(例如，25°C )时，如图7所示，包 括平面部件122和124的散热器120和散热装置116会发生变形。当散热器120和散热装 置116进一步变形时，会导致绝缘基板14与散热装置116之间的接合强度下降，以及功率 模块的耐久性恶化。 例如，如日本专利申请特开2008-124187 (JP-A-2008-124187) 号、日本专利申请特开2006-294699 (JP-A-2006-294699)号、日本专利 申请特开2006-202884 (JP-A-2006-202884)号和日本专利申请特开 2006-310486 (JP-A-2006-310486)号所公开的，存在用于防止或者抑制绝缘基板和散热装 置和/或散热板之间的翘曲程度的多种方法。JP-A-2008-124187和JP-A-2006-294699公开了一种其上形成有通孔的板材，该板材被夹持于绝缘基板和散热片之间，并被接合到绝缘基板和散热片，以缓和应力。 JP-A-2006-202884公开了预先使散热板向绝缘基板侧凹曲以抑制其在被接合到绝缘基板后发生翘曲。 JP-A-2006-310486公开了一种功率模块，其包括仅在绝缘基板一侧被接合而在与 绝缘基板相反的一侧未被接合的波纹翅片。
技术实现思路
本专利技术提供了一种散热装置及功率模块，其在保持散热性能的同时缓和热应力以 防止或抑制散热装置的变形。 根据本专利技术第一方面的构造如下。 (1)根据本专利技术第一方面的散热装置设置于绝缘基板的一面侧，所述绝缘基板的 另一面侧配设有半导体元件。所述散热装置包括第一平面部件，所述第一平面部件包括接 合到所述绝缘基板的绝缘基板侧接合面和位于所述第一平面部件的与所述绝缘基板侧接 合面相反的一侧的第一接合面；第二平面部件，所述第二平面部件包括面对所述第一接合 面的第二接合面；以及散热片，所述散热片是波纹状的，且配置在所述第一平面部件和所述 第二平面部件之间，其中，所述散热片的顶部接合到所述第一接合面，且所述散热片包括第 一部分和第二部分，所述第一部分具有的振幅方向高度等于所述第一平面部件和所述第二 平面部件之间的距离，且所述第一部分包括接合到所述第二接合面的接合顶部，所述第二 部分具有比所述第一平面部件和所述第二平面部件之间的距离小的振幅方向高度，且包括 与所述第二接合面隔开间隙的非接合顶部。 (2)在上述本专利技术第一方面中，所述第二平面部件可具有用以固定发热元件的发 热元件固定面，所述发热元件固定面位于所述第二平面部件的与所述第二接合面相反的一 (3)此外，所述发热元件可以是电抗器或DC/DC转换器。 (4)根据本专利技术第二方面的功率模块包括绝缘基板；半导体元件，所述半导体元 件设置于所述绝缘基板的一面；第一平面部件，所述第一平面部件配置于所述绝缘基板的 与所述半导体元件相反的面侧，并且包括接合到所述绝缘基板的绝缘基板侧接合面和位于 所述第一平面部件的与所述绝缘基板侧接合面相反的一侧的第一接合面；第二平面部件， 所述第二平面部件包括面对所述第一接合面的第二接合面；以及散热片，所述散热片是波 纹状的，且配置在所述第一平面部件和所述第二平面部件之间，其中，所述散热片的顶部接 合到所述第一接合面，且所述散热片包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有的振幅 方向高度等于所述第一平面部件和所述第二平面部件之间的距离，且所述第一部分包括接 合到所述第二接合面的接合顶部，所述第二部分具有比所述第一平面部件和所述第二平面 部件之间的距离小的振幅方向高度，并且包括与所述第二接合面隔开一间隙的非接合顶 部。 (5)在上述本专利技术第二方面中，所述功率模块可以还包括发热元件，所述发热元件 固定于所述第二平面部件的与所述第二接合面相反的面。(6)此外，可以在所述第二平面部件和所述发热元件之间涂布导热脂。 (7)此外，所述发热元件可以是电抗器或DC/DC转换器。(8)在根据上述本专利技术第二方面的功率模块中，所述散热片的与所述第一平面部件的与所述绝缘基板接合到所述第一平面部件的一侧相反的一侧相接合的部分包括所述接合顶部和所述非接合顶部；并且所述散热片的与所述第一平面部件的与所述绝缘基板未接合到所述第一平面部件的一侧相反的一侧相接合的部分仅包括所述接合顶部。 根据本专利技术的上述方面，能够在保持散热性能的同时，防止或抑制散热装置变形。附图说明 在以下参照附图对本专利技术示例性实施例的详细说明中将说明本专利技术的特征、优点 和技术及工业重要性，其中相同的标号表示相同的元件，其中 图1是根据本专利技术第一实施例的功率模块的概略结构的断面图； 图2是示出图1中的部分A的放大视图； 图3是自图2中所示的顶板22侧看去的散热片26的顶视图； 图4是示出根据本专利技术第二实施例的功率模块的概略结构的断面图； 图5是示出根据本专利技术第三实施例的功率模块的概略结构的断面图； 图6是举例说明根据相关技术的功率模块的概略结构的断面图； 图7是举例说明在图6所示功率模块中散热装置如何变形的截面图； 图8是举例说明在图7所示散热器的底板侧设置有发热元件的功率模块的概略结构的断面图。具体实施例方式以下利用附图说明本专利技术的实施例。在各附图中，相同的部件用相同的参考标记 表示，并且不再重复说明。 图1是示出根据本专利技术一个实施例的功率模块的概略结构的断面图。图1中所示 的功率模块100与图6中所示的功率模块500基本上相同，不同之处在于功率模块100配 设有散热装置16取代了散热装置116。散热装置16包括散热器20，如果必要的话，还可以 包括在构造上与图6中所示的散热板118基本上相同的散热板18。 图2是示出图1中的区域A的放大视图，特别地进一步说明了图1中所示的散热 装置16的结构。在图2中，散热器20包括位于散热片26的两相反侧的彼此大致平行的顶 板22(也称为第一平面部件)和底板24(也称为第二平面部件)。顶板22和底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种散热装置，所述散热装置设置于绝缘基板的一面侧，所述绝缘基板的另一面侧配设有半导体元件，所述散热装置包括：第一平面部件（２２），所述第一平面部件包括接合到所述绝缘基板（１４）的绝缘基板侧接合面（２２ａ），和位于所述第一平面部件的与所述绝缘基板侧接合面（２２ａ）相反的一侧的第一接合面（２２ｂ）；第二平面部件（２４），所述第二平面部件包括面对所述第一接合面（２２ｂ）的第二接合面（２４ｂ）；以及散热片（２６），所述散热片是波纹状的，且配置在所述第一平面部件（２２）和所述第二平面部件（２４）之间，其中，所述散热片的顶部（２３）接合到所述第一接合面（２２ｂ），且所述散热片包括第一部分（２６ａ，２６ｄ）和第二部分（２６ｂ，２６ｃ），所述第一部分具有的振幅方向高度（ｈ↓［１］）等于所述第一平面部件和所述第二平面部件之间的距离，并且所述第一部分包括接合到所述第二接合面（２４ｂ）的接合顶部（２５ａ，２５ｂ），所述第二部分具有比所述第一平面部件和所述第二平面部件之间的所述距离小的振幅方向高度（ｈ↓［２］），并且包括与所述第二接合面（２４ｂ）隔开间隙（ｄ）的非接合顶部（２７ａ，２７ｂ）。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田忠史，田代广规，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]