铆接散热器及散热器一体型功率模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铆接散热器，特别地，涉及与功率模块一体化而使用的铆接散热器的构造。
【背景技术】
[0002]在具有LSI(Large Scale Integrat1n)、二极管等电力半导体元件(发热部)的电子仪器中，作为散热器而广泛采用铆接构造的散热器(例如专利文献1、4、5)。该铆接构造的散热器通过热传导(或热传递)而使来自发热部的发热散失。在铆接构造的散热器中，多个散热片插入至形成于散热片基座的平面的散热片插入槽。通过将散热片基座的铆接部铆接，从而使散热片基座塑性变形，将散热片基座和多个散热片一体化。
[0003]在散热器一体型功率模块中，已知将波纹散热器嵌入树脂封装型功率模块的底面的基座的凹凸而一体化的散热片一体型功率模块(例如专利文献2)。通过将散热散热片与接地电位连接，从而能够抑制从散热器释放出的辐射噪声(例如专利文献3)。
[0004]专利文献I:日本特开平7-193383号公报
[0005]专利文献2:日本特开2009-33065号公报
[0006]专利文献3:日本特开2012-049167号公报
[0007]专利文献4:日本特开2002-134973号公报
[0008]专利文献5:国际公开第2011/061779号
【发明内容】
[0009]在专利文献I所涉及的铆接构造的散热器中，通过对作为分体部件的散热片基座和散热片进行铆接加工，从而进行一体化。作为铆接散热器的特征之一，在通风路径方向上，与散热片基座的长度相比，散热片的长度较长。在制作了上述铆接散热器的情况下，仅利用散热片基座和散热片无法确保通风路径，散热性能不充分。
[0010]在经由脂状物而从铆接散热器对来自电力半导体元件等发热部的发热进行散热的构造中，在铆接散热器的散热片基座侧加工出螺孔。由于该加工，功率模块高成本化，并且为了确保螺孔制作位置，散热片基座大型化。在散热片基座的脂状物面加工出的螺孔使散热器的散热性能下降。
[0011]本发明就是为了解决上述课题而提出的。其目的在于制作一种铆接散热器、以及具有该铆接散热器的散热器一体型功率模块，该铆接散热器能够确保通风路径而得到充分的散热性能，且与发热部的固定变得容易。
[0012]本发明所涉及的铆接散热器具有:散热片基座，其具有外周部，隔着具有双股形状的铆接部而形成有第I散热片插入槽及第2散热片插入槽;第I散热片，其使用铆接部而固定于散热片基座的第I散热片插入槽;第2散热片，其使用铆接部而固定于散热片基座的第2散热片插入槽；以及面板，其具有开口部，载置于散热片基座的外周部。外周部的厚度比散热片基座的厚度更薄。
[0013]发明的效果
[0014]根据本发明，通过将面板夹入至散热片基座而制作出铆接散热器，从而铆接散热器能够确保通风路径，能够得到充分的散热性能。并且，通过利用设置于面板的凸起而对面板和散热片基座进行铆接加工(压入)而进行一体化，因此散热片基座和面板能够在具有充分的强度的状态下固定。
【附图说明】
[0015]图1是表示本发明的实施方式I所涉及的散热器一体型功率模块的整体结构的剖视图。
[0016]图2是表示实施方式I所涉及的铆接散热器的整体结构的组装图。
[0017]图3是表示实施方式I所涉及的铆接散热器的构成部件的部件图。
[0018]图4是表示铆接散热器的铆接步骤的工序图。
[0019]图5是说明面板对通风路径产生的效果的图。
[0020]图6是说明在实施方式2所涉及的铆接散热器中设置于面板的冲裁孔的作用的图。[0021 ]图7是表示散热片基座和散热片的关系的剖视图。
[0022]图8是说明在实施方式3所涉及的铆接散热器中形成于面板的凸起部的作用的图。
[0023]图9是表示形成于面板的凸起部的变形例的图。
[0024]图10是表示插入至散热片基座的面板的形态的剖视图。
[0025]图11是表示在实施方式4所涉及的铆接散热器中，形成于散热片基座的切肩排出槽的构造的侧视图和俯视图。
[0026]图12是表示在实施方式4所涉及的铆接散热器中，形成于散热片基座的面板引导槽的构造的侧视图和俯视图。
[0027]图13是表示使带凸起的面板覆盖于散热片基座的状态的图。
[0028]图14是表示形成于散热片基座的切肩排出槽以及面板引导槽的作用的图。
[0029]图15是表示本发明的实施方式5所涉及的散热器一体型功率模块的整体结构的剖视图。
[0030]图16是表示本发明的实施方式6所涉及的散热片基座的构造的剖视图。
【具体实施方式】
[0031]下面，基于附图，详细地说明本发明所涉及的铆接散热器以及散热器一体型功率模块的实施方式。此外，本发明不限定于以下的记述，在不脱离本发明的主旨的范围内能够适当地进行变更。
[0032]实施方式I
[0033]图1不出本发明的实施方式I中的散热器一体型功率模块100。散热器一体型功率模块100具有铆接散热器30和功率模块部40。铆接散热器30由多个散热片1、面板(中间部件)2以及散热片基座3构成。电力半导体元件(芯片)19搭载在引线框架16上，利用焊料等而与引线框架16接合。引线框架16隔着绝缘片20而与散热片基座3粘接。
[0034]散热器一体型功率模块100通过将散热片基座3埋入功率模块部40的散热面侧而进行传递模塑成型，将面板2夹入，对散热片I进行后安装铆接加工，从而将功率模块部、面板、散热片一体化。为了将面板2夹入，将面板2压入至散热片基座3，载置于外周部(参照图3)。如果功率模块部40的模塑树脂(主体)18是通过传递模塑成型而构成的，则能够防止下述缺陷，即，铆接时的负荷局部地作用而将电力半导体元件破坏。即，由于模塑树脂18作为构造体而一体化，因此防止极端的应力集中，将应力缓和。因此，通过设为利用环氧树脂等模塑树脂以及类似的硬质的树脂而一体化的结构，从而散热器一体型功率模块100能够确保可靠性。
[0035]在通常的散热器一体型功率模块中，利用热传导性脂状物，将精加工成平坦面的功率模块的底面和精加工成平坦面的散热器之间热连接，确保散热路径。通常，热传导性脂状物由填料和树脂构成。即便使用热传导性脂状物也不会产生大的妨碍，但如果发生填料和树脂分离的渗析，则热传导性脂状物部的接触热阻增加。另外，由于功率模块的底面的翘曲与功率模块的温度变化相伴而变化，因此会发生下述被称为干透的现象，即，功率模块的底面和散热器的底面的间隔变化，热传导性脂状物被挤出。该情况下接触热阻也会增加。
[0036]电力半导体元件19除由硅(Si)形成的电力半导体元件以外，还能够优选地使用由与硅相比带隙较宽的宽带隙半导体形成的电力半导体元件。作为宽带隙半导体，存在碳化硅(SiC)、氮化镓类材料或金刚石等。在使用宽带隙半导体的情况下，由于容许电流密度高、电力损失也低，因此能够实现使用了电力半导体元件19的装置的小型化。
[0037]图2是表示本发明的实施方式I的其他铆接散热器的组装后的形态的图。铆接散热器30由多个散热片1、面板2以及散热片基座3构成。在散热片基座3的散热片侧面形成有凸壁部6。多个散热片I由散热片基座3的凸壁部6支撑。与安装波纹散热片的方式不同，在散热器一体型功率模块中，在与功率模块部一体化后的散热片基座3对散热片I进行后安装铆接加工。由于能够使平板的散热片I最大限度地紧贴于散热片基座3的凸壁部6，因此成为接触热阻充分小、散热性高的散热器一体型功率模块。
[0038]图3示出本发明中的铆接散热器的部件图，是表示组装前的状态的图。在面板2形成有比散热片基座3的凸壁部6的尺寸(宽度)大的开口部2a。面板2载置并支撑于散热片基座3的外周部3a(第I外周部)。散热片1、面板2以及散热片基座3在组装后被进行铆接加工而一体化。在利用模塑树脂进行一体化时，散热片基座3的外周部3s在工序上是必要的。在该模塑工序中使用定位销。外周部3a与外周部3s(第2外周部)相比配设于散热片基座的内周侦U。外周部3a的厚度大于外周部3s的厚度，但小于凸壁部6的厚度。假设厚度是对从功率模块安装面3p起的长度进行测量而得到的厚度。散热片I安装于散热片基座的散热片侧面3f。但是，由于外周部3s不是必须的，因此如图1所示，也可以外周部3a和外周部3s—体化。外周部3a的厚度(Ta)及外周部3s的厚度(Ts)比散热片基座的厚度(Tf)薄。
[0039]图4(图4A?图4D)是表示铆接散热器的组装工序的图。如图4A所示，在散热片基座3形成有外周部3a、铆接部4、散热片插入槽5以及凸壁部6。铆接部4和凸壁部6交替地形成。具有双股形状的铆接部4在铆接加工时由于冲压负荷而塑性变形。在相对的凸壁部6之间，夹着铆接部4而形成有两个插入槽(第I散热片插入槽5a及第2散热片插入槽5b)。散热片I插入至散热片插入槽5。为了将面板2夹入至凸壁部6，外周部3a被设置于散热片基座3的外周。外周部