JP2000049264A - パワー電子回路装置の製造方法 - Google Patents
パワー電子回路装置の製造方法Info
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Abstract
まりや製造コストの増大を抑止しつつ、優れた放熱性能
を有するパワー電子回路装置の製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】冷却基板1はチップ接合用の絶縁基板2
a、2bおよび金属冷却フィン4に半田リフロー炉によ
り同時にはんだ付けされる。 したがって、半田付け工
程は一回で済み、かつ、この時、絶縁基板2a、2b、
冷却基板1および冷却フィン4をバインドしたりするな
どしてそれらの相互相対移動規制のための作業も一回で
済み、簡単な製造工程で優れた放熱性能を有するパワー
電子回路装置を製造することができる。また、冷却基板
と冷却フィンとが別体であるので冷却基板として絶縁基
板との熱膨張率差が小さい素材を適宜選択することがで
き、両基板間の半田層の寿命を向上することができる。
Description
置の製造方法に関する。
縁性の絶縁基板を冷却基板にねじによる締結又は半田付
けやろう付けで接合したパワー電子回路装置において、
冷却基板の反絶縁基板側の面に冷却フィンを設けたもの
が知られている。冷却フィンは、特開平3−25962
号公報に示されるように冷却基板自身にアルミなどの良
熱伝導性の金属を素材として一体成形されるのが最も簡
単である。
伝導性金属を用い、両基板を半田付けする場合には両基
板間の熱膨張率差により両者間の半田寿命が減少するの
で、冷却基板に絶縁基板と熱膨張率がより近似するAl
SiCや銅モリブデンなどの複合基板を用いるようにな
ってきている。ただし、このような複合基板は加工上の
問題などから平板とするのが一般的であるので、この複
合基板の冷却のためにその反絶縁基板面に冷却フィンを
あらかじめ溶接しておくことが提案されている。このよ
うな溶接による冷却基板と冷却フィンとの接合は、その
後の両基板の接合により低温の半田付けを用いる場合、
冷却基板と冷却フィンとの接合が熱的影響を受けないと
いう利点がある。
うな冷却フィンの溶接は、溶接時の高温による冷却基板
の熱変形や製造コストの面で実用上、問題が大きかっ
た。そこで、冷却フィンを冷却基板により低温の半田付
けで接合することも考えられるが、この場合、その後に
実施する両基板の半田付け時に冷却フィンと冷却基板と
のあいだの半田付け部が再溶融し、冷却フィンが冷却基
板からずれたり、剥離したりする可能性が生じるので、
実用上、問題が大きかった。
で締結したり、接着したりすることは伝熱抵抗は大き
く、実用上、問題が大きかった。本発明は上記問題点に
鑑みなされたものであり、両基板間の接合寿命の低下、
並びに、製造ぶどまりや製造コストの増大を抑止しつ
つ、優れた放熱性能を有するパワー電子回路装置の製造
方法を提供することを、その特徴としている。
れば、冷却基板はチップ接合用の絶縁基板、および、金
属冷却フィンに、半田リフロー炉により同時にはんだ付
けされる。したがって、半田付け工程は一回で済み、か
つ、この時、絶縁基板、冷却基板および冷却フィンをバ
インドしたりするなどしてそれらの相互相対移動規制の
ための作業も一回で済み、簡単な製造工程で優れた放熱
性能を有するパワー電子回路装置を製造することができ
る。また、冷却基板と冷却フィンとが別体であるので冷
却基板として絶縁基板との熱膨張率差が小さい素材を適
宜選択することができ、両基板間の半田層の寿命を向上
することができる。なお、この場合、冷却基板の熱膨張
率が絶縁基板のそれに近づく文だけ冷却基板と冷却フィ
ンとの間の熱膨張率差は増大し、両者間の半田付け寿命
が問題となるが、絶縁基板と冷却基板との間の半田接合
に比較して、冷却基板と冷却フィンとの間のそれにかか
る温度差や熱ストレスは小さく、重大な問題となること
はない。
従来用いられていた半導体チップと絶縁基板との、又
は、絶縁基板と冷却基板との半田付けのためのリフロー
工程をそのまま利用することができ、製造は容易であ
る。請求項2記載の構成によれば請求項1記載のパワー
電子回路装置の製造方法において更に、金属冷却フィン
側の半田層の溶融を前記絶縁基板側の前記半田層の溶融
と同時またはそれ以前に行う。
において、金属冷却フィンの半田付けのために絶縁基板
や半導体チップをいたずらに長時間、高温に保持するこ
とがなく、それらの特性劣化を防止することができる。
請求項3記載の構成によれば請求項1又は2記載のパワ
ー電子回路装置の製造方法において更に、金属冷却フィ
ンの熱容量を絶縁基板の熱容量より小さくする。
却フィン側の半田の早期溶融を実現することができる。
請求項4記載の構成によれば請求項2又は3記載のパワ
ー電子回路装置の製造方法において更に、冷却基板は両
面にニッケルメッキされている。このようにすれば、冷
却基板と絶縁基板および金属冷却フィンとの半田付け性
が向上する。なお、このニッケルメッキは、はんだ融液
槽への冷却基板の浸漬により一工程にて実施することが
できる。
様を以下の実施例に基づいて説明する。
一実施例を図1〜図4を参照して以下に説明する。図1
はその分解斜視図、図2はチップ側からみた斜視図、図
3は冷却フィン側からみた斜視図、図4は製造工程を示
すフロー図である。このパワー電子回路装置は、冷却基
板1、絶縁基板2a、2b、電力用半導体チップ3a〜
3hおよび冷却フィン4をその主要構成要素としてい
る。
張率がより近似するAlSiCや銅モリブデンなどを素
材とする良熱伝導性の平板からなり、その全表面はあら
かじめニッケルめっきされている。絶縁基板2a、2b
は、AlNなどからなる電気絶縁性の平板からなり、そ
の表面に電力用半導体チップ3a〜3hが半田付けなど
で接合されている。
Tやダイオードからなる。冷却フィン4は、アルミ板に
プレス加工により網目状スリットを形成し、その全表面
はあらかじめニッケルめっきされている。5a、5b、
5cは半田シートである。図4を参照してこの装置の製
造工程を説明する。
田シート5c、冷却基板1、半田シート5a、5b、絶
縁基板2a、2bを順番に位置合わせして搭載し、それ
らの相互位置ずれを防ぐために金属テープなどでバイン
ドする。なお、絶縁基板2a、2b上には電力用半導体
チップ3a〜3hがあらかじめ実装されている。次にこ
のアセンブリを、半田リフロー炉に入れて半田シート5
a、5b、5cをリフローして冷却フィン4および絶縁
基板2a、2bを冷却基板1に半田付けし、リフロー炉
からとり出した製品を洗浄して完成させる。
リーム半田、半田ペーストをたとえば印刷法などで塗布
してもよい。この実施例では、冷却フィン4側の半田シ
ート5cは絶縁基板2a、2b側の半田シート5a、5
bと同時かまたはそれよりも早く溶融するようにする。
これにより、絶縁基板2a、2bを冷却基板1に半田付
けする従来の製造工程、製造装置をまったく変更するこ
となく、冷却フィン4を冷却基板1に接合することが可
能となる。たとえば、冷却フィン4の熱容量を絶縁基板
2a、2bのそれと等しいか又はそれより小さく設定す
る。このようにすれば、リフロー炉内において、冷却フ
ィン4側の半田シート5cは絶縁基板2a、2b側の半
田シート5a、5bと同時かまたはそれよりも早く溶融
させることができる。冷却フィン4の熱伝導率は絶縁基
板2a、2bのそれより大きく、かつ、冷却フィン4の
表面積が絶縁基板2a、2bのそれよりも大きいので、
冷却フィン4の熱容量は多少は絶縁基板2a、2bのそ
れよりも大きくても半田シート5cは半田シート5a、
5bより早く溶融する。
成形品を用いているが、銅や黄銅などでもよく、加工法
も鋳造、切削、押し出し加工など種々の方法を採用でき
ることはもちろんである。冷却基板1も同じく銅や黄銅
などを用いてもよい。
る。図5はこのパワー電子回路装置の側面図である。こ
の実施例は、冷却フィン4の構造を変更した点だけが実
施例1と異なっている。
は3段に重ねられた部分冷却フィン4a、4b、4cか
らなり、半田シート5cと同一形状の半田シート5d、
5eをこれら部分冷却フィン4a、4b、4cの間に挟
んで、リフロー炉に入れ、他の半田シート5a、5b、
5cと同一工程で溶融させたものである。このようにす
れば、一体品としては加工が困難な複雑な形状を有し、
放熱効果に優れる冷却フィンをなんら工程増加なしに得
ることができる。
である。
た斜視図である。
側からみた斜視図である。
示すフロー図である。
である。
示すフロー図である。
力用半導体チップ、4は冷却フィン(金属冷却フィ
ン)、5a〜5cは半田シート(半田層)
Claims (4)
- 【請求項1】電力用半導体チップが表面に接合される電
気絶縁性の絶縁基板の裏面に半田層を介して前記絶縁基
板に近い熱膨張率を有する良熱伝導性の冷却基板を密着
させ、 前記冷却基板の反絶縁基板側の面に半田層を介して前記
冷却基板より更に良熱伝導性の金属冷却フィンを密着さ
せ、 前記絶縁基板、冷却基板および金属冷却フィンを同一の
半田リフロー工程で接合することを特徴とするパワー電
子回路装置の製造方法。 - 【請求項2】請求項1記載のパワー電子回路装置の製造
方法において、 前記金属冷却フィン側の前記半田層の溶融を前記絶縁基
板側の前記半田層の溶融と同時またはそれ以前に行うこ
とを特徴とするパワー電子回路装置の製造方法。 - 【請求項3】請求項2記載のパワー電子回路装置の製造
方法において、 前記金属冷却フィンの熱容量を、前記絶縁基板の熱容量
より小さくすることを特徴とするパワー電子回路装置の
製造方法。 - 【請求項4】請求項2又は3記載のパワー電子回路装置
の製造方法において、 前記冷却基板は、両面にニッケルメッキされていること
を特徴とするパワー電子回路装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21670498A JP3865179B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | パワー電子回路装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21670498A JP3865179B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | パワー電子回路装置及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000049264A true JP2000049264A (ja) | 2000-02-18 |
JP3865179B2 JP3865179B2 (ja) | 2007-01-10 |
Family
ID=16692622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21670498A Expired - Fee Related JP3865179B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | パワー電子回路装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3865179B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010034033A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-12 | Advanced Optoelectronic Technology Inc | 受動ヒートシンクとこの受動ヒートシンクを使用した発光ダイオード照明装置 |
-
1998
- 1998-07-31 JP JP21670498A patent/JP3865179B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010034033A (ja) * | 2008-07-24 | 2010-02-12 | Advanced Optoelectronic Technology Inc | 受動ヒートシンクとこの受動ヒートシンクを使用した発光ダイオード照明装置 |
US8113697B2 (en) | 2008-07-24 | 2012-02-14 | Advanced Optoelectronic Technology, Inc. | Passive heat sink and light emitting diode lighting device using the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3865179B2 (ja) | 2007-01-10 |
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