電源模塊用基座制造技術

本實用新型專利技術提供具有優異的散熱性能的電源模塊用基座。電源模塊用基座(1)由如下部件構成：冷卻器(2)，其具有殼體(3)以及針式翅片(4)，殼體(3)具有頂壁(3a)及底壁(3b)，針式翅片設置于殼體內；絕緣層疊件(5)，其釬焊于冷卻器的殼體的頂壁的外表面；以及翹曲抑制板(6)，其釬焊于殼體的底壁的外表面。殼體由鋁制的上下兩個結構部件(7、8)構成。針式翅片一體地設置于殼體的頂壁。絕緣層疊件構成為包括：陶瓷制的絕緣板(24)；電路層(25)，其設置于絕緣板的朝向頂壁的相反側的表面；以及導熱層(26)，其設置于絕緣板的電路層的相反側的表面。翹曲抑制板由線膨脹系數比鋁的線膨脹系數低的材料構成。

Pedestal for power module

The utility model provides a base for a power supply module with excellent heat radiation performance. A power supply module (1) consists of the following parts: (2), the cooler has a housing (3) and pin fin (4), shell (3) having a top wall and a bottom wall (3a) (3b), the pin fin is arranged in the shell; the insulating laminate (5), and the surface of the top wall shell in the cooler brazing; and warpage plate (6), the outer surface of the bottom wall of the housing in the brazing. The shell is composed of two upper and lower structural parts (7, 8) of aluminum. The needle fin is integrally arranged on the top wall of the shell. The insulation laminate comprises: insulation board ceramic (24); the circuit layer (25), which is arranged on the opposite side surface toward the top wall of the insulation board; and the heat conduction layer (26), opposite to the surface of the insulating layer is arranged on the circuit board. The warp suppression plate is composed of a material having a linear coefficient of expansion and a lower coefficient of linear expansion of the aluminum.

【技術實現步驟摘要】
電源模塊用基座
本技術涉及一種電源模塊用基座，例如構成電力轉換裝置等電源模塊、且對IGBT等電源模塊用半導體元件進行冷卻。在本說明書及權利要求書中，將圖2中的上下稱為上下。另外，在本說明書及權利要求書中，除純鋁以外，“鋁”這一詞語中還包括鋁合金。
技術介紹
例如，在作為搭載于電動汽車、混合動力汽車、電車等的電力轉換裝置而使用的電源模塊中，需要使從IGBT等半導體元件發出的熱高效地散熱而將電源模塊用半導體元件的溫度保持在規定溫度以下。因此，以往，提出有如下電源模塊用基座，該電源模塊用基座構成為包括：鋁制散熱基板；絕緣層疊件，其由陶瓷制絕緣板、在絕緣板的上表面設置的鋁制電路層以及在絕緣板的下表面設置的鋁制導熱層構成，并且導熱層釬焊于散熱基板的上表面；以及鋁制散熱片，其被釬焊在散熱基板的與釬焊于絕緣層疊件的導熱層側的相反側的表面，在散熱器的內部形成冷卻液流路(參照專利文獻1)。在專利文獻1所記載的電源模塊用基座中，在絕緣層疊件的電路層上形成有規定圖案的電路，并且在電路層上隔著軟釬料層而搭載有半導體元件，由此構成電源模塊。該電源模塊例如應用于將電動機作為驅動源的一部分的混合動力車等移動體的逆變器電路，由此根據移動體的駕駛狀況而控制向電動機供給的電力。在該電源模塊中，從半導體元件發出的熱經由電路層、絕緣板、導熱層以及散熱基板向散熱器傳導，從而向在冷卻液流路內流動的冷卻液散熱。在專利文獻1所記載的電源模塊用基座中，在一次性同時對絕緣層疊件、散熱基板以及散熱器進行釬焊的情況下，加熱時絕緣層疊件的絕緣板、電路層及導熱層、散熱基板以及散熱器發生熱膨脹且在熱膨脹的狀態下被固定，然后在直至常溫為止的冷卻時，絕緣板、散熱基板以及散熱器發生熱收縮。但是，由于絕緣板是陶瓷制的、且散熱基板以及散熱器是鋁制的，散熱基板以及散熱器的線膨脹系數比絕緣板的線膨脹系數大，因此，若不采取任何對策，則因上述的線膨脹系數之差而產生欲使得散熱基板以及散熱器翹曲的力，從而在所獲得的電源模塊用基座的整體、即絕緣層疊件、散熱基板以及散熱器產生翹曲。其結果，難以在絕緣層疊件的電路層形成所需的圖案電路，或者導致搭載于電路層的半導體元件與圖案電路之間的配線的軟釬焊變得困難。為了抑制上述這種絕緣層疊件、散熱基板以及散熱器的翹曲，在專利文獻1所記載的電源模塊用基座中，增大散熱基板的厚度。然而，若增大散熱基板的厚度，則從半導體元件至散熱器的熱傳導的路徑變長，從而有時散熱性能會下降。因此，作為抑制上述這種散熱基板以及散熱器的翹曲的電源模塊用基座，提出了如下電源模塊用基座，該電源模塊用基座具備：鋁制散熱基板；絕緣層疊件，其由陶瓷制絕緣板、在絕緣板的上表面設置的高純度鋁制電路層以及在絕緣板的下表面設置的高純度鋁制導熱層構成，并且導熱層釬焊于散熱基板的上表面；陶瓷制約束板，其釬焊于散熱基板的下表面，并且對因絕緣板與散熱基板的線膨脹系數之差而引起的散熱基板以及絕緣層疊件的翹曲進行約束；鋁制散熱翅片，其與約束板的接合于散熱基板側的相反側的表面接合；以及冷卻套，其以將約束板以及散熱翅片覆蓋的方式固定于散熱基板的下表面，冷卻液在冷卻套內流動(參照專利文獻2)。在專利文獻2所記載的電源模塊用基座中，當集中地同時對絕緣板、散熱基板以及散熱翅片進行釬焊時，因絕緣板與散熱基板的線膨脹系數之差而產生欲使散熱基板翹曲的力，并且因約束板與散熱基板的線膨脹系數之差而產生欲使散熱基板向相反側翹曲的力。其結果，這兩個力相互抵消，從而在所獲得的電源模塊用基座的整體、即絕緣板、散熱基板以及散熱翅片產生翹曲的情況得到抑制。然而，在專利文獻2所記載的電源模塊用基座中，由于散熱翅片釬焊于約束板，約束板由陶瓷、低膨脹合金、電磁軟鐵形成，因此，從搭載于絕緣板的電路層上的半導體元件發出的熱向在冷卻套內流動的冷卻液的導熱性能不足，從而有時無法獲得充分的散熱性能?，F有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特開2003-86744號公報專利文獻2：日本特開2007-141932號公報
技術實現思路
本技術的目的在于解決上述問題而提供與兩篇專利文獻所記載的電源模塊用基座相比具有優異的散熱性能的電源模塊用基座。為了實現上述目的，本技術包括以下方式。1)一種電源模塊用基座，其構成為包括：冷卻器，其具有殼體以及設置于殼體內的翅片，上述殼體具有頂壁及底壁，并且冷卻液在上述殼體的內部流動；以及絕緣層疊件，其釬焊于冷卻器的殼體的頂壁及底壁中的任一方的壁外表面，冷卻器的殼體由相互釬焊在一起的鋁制的上下兩個結構部件構成，上結構部件具有殼體的頂壁、且下結構部件具有殼體的底壁，絕緣層疊件由陶瓷制絕緣板、以及在絕緣板的與朝向所述一方的壁的相反側的表面設置，且供半導體元件搭載電路層構成，從搭載于絕緣層疊件的電路層的半導體元件發出的熱經由絕緣層疊件、冷卻器的殼體的上述一方的壁以及翅片而向在殼體內流動的冷卻液散熱，在冷卻器的殼體的頂壁及底壁中的釬焊有絕緣板的上述一方的壁的內表面以固定狀設置有翅片，在未釬焊有絕緣板的另一方的壁的外表面釬焊有翹曲抑制板，該翹曲抑制板由線膨脹系數比鋁的線膨脹系數低的材料構成，并且抑制因絕緣層疊件的絕緣板與殼體的上下兩個結構部件的線膨脹系數之差而引起的殼體以及絕緣層疊件的翹曲。在上述1)中，“翅片在壁的內表面以固定狀設置”包括翅片一體地設置于壁的內表面的情況、以及通過適當的方法將翅片固定于壁的內表面的情況。2)根據上述1)所記載的電源模塊用基座，在冷卻器的殼體頂壁及底壁中的、釬焊有絕緣板的所述一方的壁的內表面、一體地設置有多個針式翅片。3)根據上述2)所記載的電源模塊用基座，在殼體內設置有：入口集液部，冷卻液從外部流入至該入口集液部；出口集液部，冷卻液從該出口集液部向外部流出；以及冷卻液流路，流入至入口集液部的冷卻液在該冷卻液流路中向出口集液部流動，針式翅片在殼體的頂壁及底壁中的上述一方的壁的表面以在整個冷卻液流路中分散的方式一體地設置。4)根據上述1)所記載的電源模塊用基座，在絕緣層疊件的絕緣板的與設置有電路層的表面的相反側的表面設置有由與電路層相同種類的金屬構成的導熱層，該導熱層釬焊于殼體的頂壁及底壁中的上述一方的壁的外表面。5)根據上述1)所記載的電源模塊用基座，絕緣層疊件的絕緣板由AlN、Al2O3以及Si3N4中的任一種構成，翹曲抑制板由AlN、Al2O3、Si3N4、熱浸鋁鍍層鋼(hot-dipaluminumcoatedsteel)以及不銹鋼中的任一種構成。技術效果在上述1)～5)的電源模塊用基座中，當一體地同時進行殼體的上下兩個結構部件彼此的釬焊、以及冷卻器的殼體的頂壁及底壁中的上述一方的壁與絕緣板的釬焊時，因上下兩個結構部件與絕緣層疊件的絕緣板的線膨脹系數之差而產生欲使上下兩個結構部件以及絕緣板翹曲的力，并且因上下兩個結構部件與翹曲抑制板的線膨脹系數之差而產生欲使上下兩個結構部件以及翹曲抑制板朝相反側翹曲的力。其結果，這兩個力相互抵消，從而在所獲得的電源模塊用基座的整體、即殼體、絕緣層疊件以及翹曲抑制板產生翹曲的情況得到抑制。而且，根據上述1)～5)的電源模塊用基座，由于翅片在冷卻器的殼體的頂壁及底壁中的、釬焊有絕緣板的上述一方的壁的內表面以固定狀設置，因此，從裝配于絕緣板的電路層上的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電源模塊用基座，其構成為包括：冷卻器，其具有殼體以及設置于殼體內的翅片，所述殼體具有頂壁及底壁，并且冷卻液在所述殼體的內部流動；以及絕緣層疊件，其釬焊于冷卻器的殼體的頂壁及底壁中的任一方的壁外表面，冷卻器的殼體由相互釬焊在一起的鋁制的上下兩個結構部件構成，上結構部件具有殼體的頂壁、且下結構部件具有殼體的底壁，絕緣層疊件由陶瓷制絕緣板、以及在絕緣板的與朝向所述一方的壁的相反側的表面設置且供半導體元件搭載的電路層構成，從搭載于絕緣層疊件的電路層的半導體元件發出的熱經由絕緣層疊件、冷卻器的殼體的所述一方的壁以及翅片而向在殼體內流動的冷卻液散熱，所述電源模塊用基座的特征在于，在冷卻器的殼體的頂壁及底壁中的釬焊有絕緣板的所述一方的壁的內表面以固定狀設置有翅片，在未釬焊有絕緣板的另一方的壁的外表面釬焊有翹曲抑制板，該翹曲抑制板由線膨脹系數比鋁的線膨脹系數低的材料構成，并且抑制因絕緣層疊件的絕緣板與殼體的上下兩個結構部件的線膨脹系數之差而引起的殼體以及絕緣層疊件的翹曲。

【技術特征摘要】
2015.11.10 JP 2015-2202311.一種電源模塊用基座，其構成為包括：冷卻器，其具有殼體以及設置于殼體內的翅片，所述殼體具有頂壁及底壁，并且冷卻液在所述殼體的內部流動；以及絕緣層疊件，其釬焊于冷卻器的殼體的頂壁及底壁中的任一方的壁外表面，冷卻器的殼體由相互釬焊在一起的鋁制的上下兩個結構部件構成，上結構部件具有殼體的頂壁、且下結構部件具有殼體的底壁，絕緣層疊件由陶瓷制絕緣板、以及在絕緣板的與朝向所述一方的壁的相反側的表面設置且供半導體元件搭載的電路層構成，從搭載于絕緣層疊件的電路層的半導體元件發出的熱經由絕緣層疊件、冷卻器的殼體的所述一方的壁以及翅片而向在殼體內流動的冷卻液散熱，所述電源模塊用基座的特征在于，在冷卻器的殼體的頂壁及底壁中的釬焊有絕緣板的所述一方的壁的內表面以固定狀設置有翅片，在未釬焊有絕緣板的另一方的壁的外表面釬焊有翹曲抑制板，該翹曲抑制板由線膨脹系數比鋁的線膨脹系數低的材料構成，并且抑制因絕緣層疊件的絕緣板與殼體的上下兩個結構部...

【專利技術屬性】
技術研發人員：岡村昌彥，平野智哉，
申請(專利權)人：昭和電工株式會社，
類型：新型
國別省市：日本,JP