[发明专利]印刷基板的安装结构以及使用该结构的半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及将搭载有变压器等重物的印刷基板安装于主体时的印刷基板的安装结构以及使用该结构的半导体装置。 

背景技术

在逆变器装置、整流器装置等功率转换装置以及车载用电路等中使用了功率半导体模块等半导体装置或其它各种元器件。这些半导体装置或各种元器件可能会在工作过程中暴露在振动环境下。 

接着，对以下情况下的电路印刷基板的安装结构进行说明，即在印刷基板上搭载有电路元器件即变压器、电容器等重物、且将该印刷基板安装于对功率半导体模块、汽车的发动机进行固定的底板（支承框）的情况。这里将安装有印刷基板的对象物（功率半导体模块、汽车的底板等）称为主体。 

图7是表示现有印刷基板的安装结构的主要部分的剖视图。在主体1的角部固定螺钉止动构件2，并配置印刷基板5，使印刷基板5的角部位于该螺钉止动构件2上。利用螺钉10对该印刷基板5的角部进行螺钉紧固，从而将印刷基板5固定在螺钉止动构件2上。 

然而，当该印刷基板5比主体1大时，则利用螺钉10在印刷基板5的角部以外的部分隔开规定的间隔来进行固定。 

印刷基板5的中央部固定有作为重物3的变压器、电容器或电感器等， 在该重物3的周边固定有作为轻物4的电阻、半导体元件。即，此处的重物3和轻物4为电气元器件。 

在上述那样利用螺钉10和螺钉止动构件2对印刷基板5的角部进行固定的现有印刷基板5的安装结构中，印刷基板5成为两端支承的梁（横梁）模型结构，主体1的振动会使得印刷基板5也产生振动。由于在该印刷基板5的振动的中央部固定有重物3，因此该印刷基板5的振幅变大，其谐振频率降低。 

专利文献1所记载的电子电路装置包括形成有主电路的下侧基板、形成有驱动控制主电路的驱动控制电路的上侧基板、以及树脂壳体。该树脂壳体在周边部的外表面具有主电路以及驱动控制电路的外部导出端子，且在周边部的内侧具有基板收纳空间。在该电子电路装置中，上侧基板配置为位于下侧基板的上方，并利用填充材料填充下侧基板的上方空间。该电子电路装置采用树脂作为该填充材料，包括利用处于固化状态的树脂定位并固定在下侧基板上方的支承体，通过利用该支承体固定并支承上侧基板来提高上侧基板的耐振动性，从而可靠性得以提高。将该支承体（螺栓等）配置在重物周围的例如四个位置，从而将重物固定于上侧基板。 

此外，专利文献2记载有如下内容：在将功率元件封入封装内的功率用半导体装置中，包括封装、固定在封装内的功率元件、与功率元件相连接的接合线、以及覆盖功率元件的凝胶状绝缘体，并且，通过填充发泡材料来填满封装内残留的中空部，从而防止在从外部受到振动的条件下使用功率用半导体装置时、因功率用半导体装置的结构部分的谐振而引起的破损。 

现有技术文献 

专利文献 

专利文献1：日本专利特开2008－166358号公报 

专利文献2：日本专利特开2003－68940号公报 

发明内容

发明所要解决的技术问题 

如利用图7所说明的那样，在现有的印刷基板5的安装结构中，印刷基板5的谐振频率较低，因此该谐振频率会进入到主体1的谐振频带中。 

因此，印刷基板5会产生谐振，导致重物3的振幅变大，从而产生激烈振动，搭载有重物3的印刷基板5会因振动而被发生损坏。该印刷基板5的振动会在X、Y、Z的方向上产生。上述搭载有重物3的印刷基板5因振动而引起的损坏具体而言例如是作为重物3的变压器、电容器的端子与印刷基板5之间的连接部位的损坏、端子的断裂等。 

为了防止上述损坏，已有如上述专利文献1那样利用螺栓对重物的周边进行止动的方法。然而，螺栓与重物之间始终会存在稍许距离，虽然谐振频率上升，但重物还是会振动，因此无法完全防止振动损坏。而且，由于利用螺栓对重物的周围进行止动，因此死角空间会变大。 

此外，即使如上述专利文献2那样利用聚氨酯等发泡材料包围重物的周围来避开谐振频率，但对于高温环境下使用的主体而言，则无法应用发泡材料。 

此外，虽然也考虑采用能耐受高温环境下使用的硅树脂、环氧树脂的方法，但由于硅树脂较柔软，因此抑制振动的效果较小而无法使用。另一方面，虽然较硬的环氧树脂具有抑制振动的效果，但环氧树脂会进入搭载在印刷基板上的元器件与印刷基板的间隙内，从而导致元器件会因热膨胀系数的差异而从基板剥离，或者元器件本身发生损坏，因此也无法使用。