JP2000286292A - 支持体にろう付けされる電力部品とその取付け方法 - Google Patents

支持体にろう付けされる電力部品とその取付け方法

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JP2000286292A
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support
plate
electrodes
substrate
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JP2000064130A
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English (en)
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Denis Pradel
プラデル，デニ
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Sagem SA
Original Assignee
Sagem SA
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気接続支持体上に電力部品を容易に取付け
る。 【解決手段】 本電力部品は、部品（１，２１）の面
（２，３；２２，２３）の１つ（３，２３）の上の単一
電極（５，２５）を含む電極（４，５，２４，２５）を
備えており、前記電極（４，５；２４，２５）は電気接
続支持体（１０，３０）にろう付けによって接続でき、
前記単一電極（５，２５）は電気的熱的接続プレート
（９，２９）によって支持体（１０，３０）に接続でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板など
に取付けられるトランジスタなどの電力部品に関する。
これらは，たとえば、自動車のエンジン制御に使われ、
パワーコンバータにも使われる。
【０００２】
【従来の技術】与えられたプリント回路に、それに接続
される電力部品およびその他の電気部品を取付けるの
は、接続作業を容易にするためである。
【０００３】低電力ではあるが単一の作用面を有する電
力部品がよく知られている。この電力部品は、この電力
部品を上側の作用面とは反対側の下側の非作用面によっ
てプリント回路に取付けるためと、その後に作用面の電
極を、１つづつろう付けされる線によってプリント回路
に電気的に接続するために、プリント回路上にろう付け
される。
【０００４】プリント回路にこのような低電力部品を接
続するもう１つのよく知られた方法は、作用面の電極上
にろう付け突起を生成し、この作用面をプリント回路上
に配置して、プリント回路に機械的かつ電気的に接続す
るようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
作業には数回の操作が必要である。なぜなら、電力部品
には２つの作用面、すなわち、トランジスタのコレクタ
またはダイオード電極のような単一電極を有する面と、
その他のダイオード電極またはトランジスタのその他の
電極を備えるもう１つの面とがあるためである。
【０００６】この２つの面の電極をその他の部品に電気
的に接続する場合、プリント回路のトラックには、プリ
ント回路に対向して配置された一方の面の電極だけしか
直接接続できない。また、電力部品が含まれているの
で、それを通って大電流が流れ、このため大きな断面積
での接続が必要となる。更に、この電力部品によって発
生した熱を放散できることが必要である。
【０００７】単一作用面についての上述の２つの先行技
術では本発明が解決しようとする課題は解決できなかっ
た。
【０００８】本発明は、電気接続支持体上のそのような
電力部品の取付けを容易にすることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
は第１に、電極を備えた電力部品に関し、該電極は、該
電力部品の面のうちの１つの面上の単一電極を含み、前
記電極は電気接続支持体にろう付けによって接続される
ように設けられ、前記単一電極は電気的熱的接続プレー
トによって前記支持体に接続されるように設けられる。
【００１０】本発明はまた、本発明の電力部品を含み、
該電力部品の電極にろう付けによって接続される受け領
域と、電気的熱的接続プレートによって前記単一電極に
ろう付けによって接続される受け領域とを備えた電力部
品基板に関する。
【００１１】最後に本発明は、電気接続支持体に、電力
部品の１つの面の単一電極を含む電極を備える電力部品
を取り付ける方法に関し、該方法は、前記電力部品を前
記支持体上に配置し、前記取付面の電極を、導電性トラ
ックに接続された前記支持体のろう付け領域に対向配置
させ、少なくとも１つのプレートを、前記電力部品の前
記単一電極を有する接続面上と、介在されるろう付け生
成物の層を有する導電性トラックに接続された前記支持
体のもう１つのろう付け領域上とに配置し、前記支持体
をろう付け炉に通して、全ての電極を一度に前記受け領
域に接続すると共に、前記プレートを電気的熱的接続プ
レートにすることを特徴とする。
【００１２】さらに詳しく述べると、本発明は、電極
（４，５；２４，２５）を備えた電力部品であって、該
電極（４，５；２４，２５）は、該電力部品（１，２
１）の面（２，３；２２，２３）のうちの１つの面
（３，２３）上の単一電極（５，２５）を含み、前記電
極（４，５；２４，２５）は電気接続支持体（１０，３
０）にろう付けによって接続されるように設けられ、前
記単一電極（５，２５）は電気的熱的接続プレート
（９，２９）によって前記支持体（１０，３０）に接続
されるように設けられることを特徴とする電力部品であ
る。
【００１３】また本発明の前記電極（４，５；２４，２
５）は、前記電力部品（１，２１）の表面（２，２２）
と前記電気接続支持体（１０，３０）の間のスペーサと
しての突起を備えることを特徴とする。
【００１４】さらに本発明の前記プレート（９，２９）
は、単一プレートであることを特徴とする。
【００１５】さらに本発明は、請求項１記載の電力部品
を含む電力部品基板であって、該電力部品（１，２１）
の電極（４，２４）にろう付けによって接続され、電気
的熱的接続プレート（９，２９）によって前記単一電極
（５，２５）にろう付けによって接続される受け領域
（１１，１２；３１，３２）を備えることを特徴とする
電力部品基板である。
【００１６】さらに本発明の前記受け領域（１１，１
２）は、前記電力部品基板（１０）の同一面上にあり、
前記電気的熱的接続プレート（９）は、前記受け領域の
１つ（１２，３２）と、前記単一電極（５，２５）とに
それぞれろう付けされた２つのゾーン（９１，９２；２
９１，２９２）を有することを特徴とする。
【００１７】さらに本発明は、前記電力部品（２１）の
ためのハウジング（２８）と２つの面の受け領域（３
１，３２）とを有し、該受け領域（３１，３２）は前記
電気的熱的接続プレート（２９）を支持する面のうちの
１つ面の受け領域（３２）を含むことを特徴とする。
【００１８】さらに本発明の前記プレート（２９）は、
完全平面プレートであることを特徴とする。
【００１９】さらに本発明の前記電力部品（２１）は前
記基板（３０）と実質的に同じ厚みであり、前記ハウジ
ング（２８）は、前記接続プレート（２９）と、受け領
域（３１）を備えると共に前記基板（３０）の導電性ト
ラック（３４）を延長してなる複数のフレキシブルタブ
（３５）とで囲まれることを特徴とする。
【００２０】さらに本発明は、電気接続支持体（１０，
３０）に、電極（４，５；２４，２５）を備える電力部
品（１，２１）を取り付ける方法であって、該電極
（４，５；２４，２５）は、電力部品（１，２１）の１
つの接続面（３，２３）の単一電極（５，２５）と該電
力部品の取付面（２，２２）の少なくとも１つの電極
（４，２４）とを含む電力部品（１，２１）の取付ける
方法において、前記電力部品（１，２１）を前記支持体
（１０，３０）上に配置し、前記取付面（２，２２）の
電極（４，２４）を、導電性トラック（１３，３３）に
接続された前記支持体（１０，３０）のろう付け領域
（１１，３１）に対向配置させ、少なくとも１つのプレ
ート（９，２９）を、前記電力部品（１，２１）の前記
単一電極（５，２５）を有する接続面（３，２３）上
と、介在されるろう付け生成物の層を有する導電性トラ
ック（１４，３４）に接続された前記支持体（１２，３
２）のもう１つのろう付け領域（１２，３２）上とに配
置し、前記支持体（１０，３０）をろう付け炉に通し
て、全ての電極（４，５；２４，２５）を一度に前記受
け領域（１１，１２；３１，３２）に接続すると共に、
前記プレート（９，２９）を電気的熱的接続プレートに
することを特徴とする電力部品の取付け方法である。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明は、本発明の電力部品の実
施例と、その電力部品を基板上に取付ける方法の実施例
との２つの実施例の、添付図を参照した以下の記述によ
って、より理解されるであろう。
【００２２】図１において、図示された電力部品は、プ
リント配線基板１０に取付けられた半導体材料のチップ
１であり、このプリント配線基板１０の一面には、本実
施例では４００μｍの厚みのすずめっき銅のトラック１
３，１４を有する。このトラック１３，１４は、チップ
１の以下に示す電極を基板１０によって担持される他の
電気回路に電気的に接続することができる。
【００２３】略直方体のチップ１は、この場合相互に対
向し、かつ平行であって、紙面に対して垂直な２つの作
用面２，３を備えている。図１における上面である面３
は、たとえばトランジスタのドレインまたはコレクタ、
あるいは、ダイオードの２つの電極の１つに相当する単
一電極５を備えている。しかしながら、電力チップ１の
機能はこれらの機能に限定されない。下面２は別の電
極、この場合トランジスタのエミッタおよびベースのよ
うな、一般的に符号４で示される２つの電極を備えてい
る。これらの電極は、他の部品と関連してチップ１の動
作に必要なものである。
【００２４】電極４，５はすべて、符号１で参照される
チップなどのいまだ切断されていないチップを備えた半
導体ウエハの製造中に、金属化層を堆積させることによ
って生成される。電極４，５はそれぞれ、本実施例では
その表面に、外部接続のための接触領域６，７をそれぞ
れ形成するろう付け可能な生成物の層を有している。電
極４は、部品１の取付面２と電気接続用支持基板１０と
の間にろう付け生成物で覆われた突起を備えている。
【００２５】プリント基板１０のトラック１３は、電力
部品の領域６を受け、ろう付け用生成物を載置する領域
１１に繋がり、この支持プリント回路１０のろう付け領
域１１は、全体として、領域６を受けるためにその配置
に対応したパターンを形成する。
【００２６】また、プリント回路１０は、トラック１４
に接続された、電気的および／または熱的な意味で大き
な面積の、ろう付けのためでもある、受け領域１２を有
している。この受け領域１２の上には、ろう付け接触領
域９２、この場合には電気的熱的接続用プレート９の一
端部、をろう付けすることができる。上部接続面３の単
一電極５の領域７上には、プレート９のもう１つのろう
付け接触領域９１、この場合では反対側の端部、をろう
付けすることができる。この２つの接触領域９１，９２
は、図１の２つの水平面内に延び、基板１０の平面およ
び面２，３に平行である。プレート９は、図１において
水平な大面積の領域９１，９２を有するバーを構成して
おり、ろう付けによって領域７および受け領域１２と接
触する。
【００２７】プレート９は、たとえば銅ベースであっ
て、チップ１とプリント回路１０との間を低電気抵抗お
よび低熱抵抗で接続する。したがって、チップ１によっ
て放散される熱量は、熱ウエルに向かってチップ１の外
に放出され、プレート９自体は、受取った熱エネルギー
の一部を放出して、放熱器を構成する。プレート９は、
図１に示すように、単一プレートであってもよく、たと
えば、遊びと余裕を持たせるために電気的熱的に平行な
複数のプレートに分割されてもよい。
【００２８】チップ１の接続面３の単一電極５と、チッ
プ１の取付面２の符号４で示す少なくとも１つの、この
場合は数個の、電極とを含む電極４，５を備えたチップ
１を基板１０上に取付けるために、チップ１を基板１０
の上に配置し、取付面２の電極４を導電性トラック１３
に接続された基板１０のろう付け領域１１に対向させ、
更に、プレート９または同様の複数プレートを、チップ
１の単一電極５を有する接続面３上と、介在されるろう
付け生成物の層を有する導電性トラック１４に接続され
た基板１０のもう１つのろう付け領域１２上とに配置
し、その基板１０をろう付け炉に通して、全ての電極
４，５を一度に受け領域１１，１２に接続すると共に、
プレート９を電気的熱的接続プレートにする。
【００２９】図２の実施の形態は、図１の実施の形態と
概略的によく対応している。プレート９はプリント回路
１０のレベル、したがってチップ１のレベルまで平坦に
され、このときプリント回路１０の下面レベルにある受
け領域１１はプリント回路１０を貫通する分だけ下方に
移動される。
【００３０】図２の実施例においては、２１がチップで
あり、チップ２１は、両側壁を有するプリント基板３０
の厚み内に収納されている。本実施例では、チップ２１
はプリント基板３０とほぼ同じ厚みであるので、プリン
ト基板のハウジング２８は、この場合２つの面を離間す
るエポキシガラス内ヘミリングされており、プリント基
板３０の２つの対向面に開口している。プリント基板３
０の上面はろう付けされる支持面３２に接続されたトラ
ック３３を有しており、その下面はろう付けされる支持
面３１の形状を有している。この支持面３１は、トラッ
ク３４に接続されると共に、トラック３４の延長部を形
成する導電タブ３５によって担持されている。なおハウ
ジング２８は別の方法、たとえば、導電層を堆積させる
前に絶縁体を打抜き加工することによって設けられても
よい。
【００３１】チップ２１はチップ１と同じ構造であり、
ろう付け用接触領域２６を有する電極２４を持った下面
２２と、ろう付けされる接触領域２７を有する単一電極
２５を持った上面２３とを備えている。その支持基板３
０上での取付方法は、チップ１に対して示した方法と同
じである。支持基板は特に、図１に示された取付配置に
したがって１つまたはいくつかの部品１を担持すること
ができ、また、図２にしたがって取付けられた１つまた
はいくつかの部品２１を担持することができ、それらを
相互に接続することができる。
【００３２】プレート９は、この場合、ハウジング２８
の上方にプリント回路３０に配置された完全平面プレー
ト２９に置換えられる。この完全平面プレート２９は、
ハウジング２８を越えて側方に突出し、領域２９２のろ
う付けによって、一方の受け領域１２に対応した受け領
域３２の１つに接続される。また、この完全平面プレー
ト２９は、この場合におけるように、ハウジング２８の
周囲にある受け領域３２と接続されるのが好ましい。こ
の方法においては、機械的剛性が改善され、チップ２１
と基板３０との間の電気的熱的接続抵抗が減少する。プ
レート２９によってチップ２１を基板３０にしっかりと
取付けることができる。
【００３３】図に示すように、受け領域３１は、基板３
０の絶縁基体を形成するエポキシガラスまたはその他の
物質の層の上で突出してタブ３５の上に堆積される。す
なわちタブ３５は、ハウジング２８の壁から突出する。
このように、タブ３５は可撓性を有するバーまたはフィ
ンガを構成し、このバーまたはフィンガは、特にろう付
けとそれに続く熱サイクルの間にチップ２１と基板３０
との間の異なる熱膨張によって生じるうる機械的応力を
吸収する。
【００３４】１つの変形として、プレート２９は、ハウ
ジング２８のベースを形成し、チップ２１の機械的強度
と電気的接続とを得るために十分な厚みを有するプリン
ト基板３０の上面のプリント導電層によって置換えられ
てもよい。この場合、チップ２１は、その出入りを部分
的に妨げるフレキシブルタブ３５を別々に動かすことに
よってそのハウジング内に導かれる。
【００３５】チップ１，２１は、半導体材料の薄いウエ
ハから標準的な方法で製造される。このウエハの上に
は、使用される電気部品の種々の構成要素の層が生成さ
れて、プレートを切断した後にチップを形成する基本ゾ
ーンのモザイクを形成する。
【００３６】この場合、各ゾーンは単一電極を有する面
３，２３と、少なくとも１つの電極を有する反対側の面
２，２２とを備えているので、ウエハの各面上に、プレ
ートへの付着のための生成物層を堆積させ、その上に各
チップ１，２１の２つの面３，２３；２，２２をろう付
けするためのろう付け生成物層を堆積させる。必要であ
れば、付着生成物とろう付け生成物とを適合させるため
の生成物層を、ろう付け生成物層を堆積させる前に、付
着生成物層の上に堆積させる。
【００３７】シリコンなどの半導体上の付着層は阻止層
としても働き、その阻止層上に堆積した層からの原子の
侵入からシリコンを保護する。この阻止層は、たとえば
チタン／タングステン製である。適合層は、たとえば銅
製である。この層は堆積層のうちの最も厚い層であっ
て、突起を生成して、プリント回路の１１などの受け領
域と、プリント回路１０の表面からわずかに離間し、パ
シベーション層によって保護された状態のチップ１の対
応表面２との接触を確実にする。ろう付け生成物の外部
層は、たとえば、所望のろう付け性能を有するスズ／鉛
合金の堆積によって形成される。プリント回路の受け領
域１１，１２，３１，３２もまた同様の生成物で覆われ
る。
【００３８】１つの変形として、使用される組立機械の
選択に応じて、ろう付けされる対向表面の一方または他
方の上にろう付けペーストを堆積させてもよい。
【００３９】
【発明の効果】本発明の電力部品は、１つの面上の単一
電極を含む電極を備え、前記電極が電気接続支持体にろ
う付けによって接続されるように設けられ、前記単一電
極が電気的熱的接続プレートによって前記支持体に接続
されるように設けられるので、１回のろう付け操作によ
って、電力部品の両面の電極を支持体に電気的に接続す
ることが可能であり、同時に、この支持体への電力部品
の機械的な取付けを確実にするとともに、プレートが１
本の線よりもきわめて大きい断面を有するために支持体
との間の電気抵抗および熱抵抗が小さくなる。
【００４０】また、本発明の取付け方法は、１つの面上
の単一電極を含む電極を備えた電力部品を電気接続支持
体に取付ける方法であって、電力部品を支持体上に配置
し、前記電極を、導電性トラックに接続された前記支持
体のろう付け領域に対向させ、少なくとも１つのプレー
トを、前記電力部品の単一電極の面上と、介在されるろ
う付け生成物の層を有する面上とに配置し、基板をろう
付け炉に通して、全ての電極を一度に受け領域に接続す
ると共に、前記プレートを電気的熱的接続プレートにす
るので、全ての接続を一度にまとめて行なうことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリント基板上に取付けられた電力部品を示す
側面断面図である。
【図２】プリント回路窓内に取付けられた電力部品の側
面断面図である。
【符号の説明】
１，２１ 電力部品 ２，３；２２，２３ 作用面 ４，５；２４，２５ 電極 ９，２９ プレート １０，３０ プリント基板 １１，１２；３１，３２ 受け領域 １３，１４；３３，３４ 導電性トラック ２８ ハウジング ３５ フレキシブルタブ ９１，９２；２９１，２９２ ゾーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 595166435 ６ Ａｖｅｎｕｅ ｄ’Ｉｅｎａ ＰＡＲ ＩＳ Ｆｒａｎｃｅ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電極（４，５；２４，２５）を備えた電
    力部品であって、該電極（４，５；２４，２５）は、該
    電力部品（１，２１）の面（２，３；２２，２３）のう
    ちの１つの面（３，２３）上の単一電極（５，２５）を
    含み、前記電極（４，５；２４，２５）は電気接続支持
    体（１０，３０）にろう付けによって接続されるように
    設けられ、前記単一電極（５，２５）は電気的熱的接続
    プレート（９，２９）によって前記支持体（１０，３
    ０）に接続されるように設けられることを特徴とする電
    力部品。
  2. 【請求項２】 前記電極（４，５；２４，２５）は、前
    記電力部品（１，２１）の表面（２，２２）と前記電気
    接続支持体（１０，３０）の間のスペーサとしての突起
    を備えることを特徴とする請求項１記載の電力部品。
  3. 【請求項３】 前記プレート（９，２９）は、単一プレ
    ートであることを特徴とする請求項１記載の電力部品。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の電力部品を含む電力部品
    基板であって、該電力部品（１，２１）の電極（４，２
    ４）にろう付けによって接続され、電気的熱的接続プレ
    ート（９，２９）によって前記単一電極（５，２５）に
    ろう付けによって接続される受け領域（１１，１２；３
    １，３２）を備えることを特徴とする電力部品基板。
  5. 【請求項５】 前記受け領域（１１，１２）は、前記電
    力部品基板（１０）の同一面上にあり、前記電気的熱的
    接続プレート（９）は、前記受け領域の１つ（１２，３
    ２）と、前記単一電極（５，２５）とにそれぞれろう付
    けされた２つのゾーン（９１，９２；２９１，２９２）
    を有することを特徴とする請求項４記載の基板。
  6. 【請求項６】 前記電力部品（２１）のためのハウジン
    グ（２８）と２つの面の受け領域（３１，３２）とを有
    し、該受け領域（３１，３２）は前記電気的熱的接続プ
    レート（２９）を支持する面のうちの１つ面の受け領域
    （３２）を含むことを特徴とする請求項４記載の基板。
  7. 【請求項７】 前記プレート（２９）は、完全平面プレ
    ートであることを特徴とする請求項６記載の基板。
  8. 【請求項８】 前記電力部品（２１）は前記基板（３
    ０）と実質的に同じ厚みであり、前記ハウジング（２
    ８）は、前記接続プレート（２９）と、受け領域（３
    １）を備えると共に前記基板（３０）の導電性トラック
    （３４）を延長してなる複数のフレキシブルタブ（３
    ５）とで囲まれることを特徴とする請求項７記載の基
    板。
  9. 【請求項９】 電気接続支持体（１０，３０）に、電極
    （４，５；２４，２５）を備える電力部品（１，２１）
    を取り付ける方法であって、該電極（４，５；２４，２
    ５）は、電力部品（１，２１）の１つの接続面（３，２
    ３）の単一電極（５，２５）と該電力部品の取付面
    （２，２２）の少なくとも１つの電極（４，２４）とを
    含む電力部品（１，２１）の取付ける方法において、前
    記電力部品（１，２１）を前記支持体（１０，３０）上
    に配置し、前記取付面（２，２２）の電極（４，２４）
    を、導電性トラック（１３，３３）に接続された前記支
    持体（１０，３０）のろう付け領域（１１，３１）に対
    向配置させ、少なくとも１つのプレート（９，２９）
    を、前記電力部品（１，２１）の前記単一電極（５，２
    ５）を有する接続面（３，２３）上と、介在されるろう
    付け生成物の層を有する導電性トラック（１４，３４）
    に接続された前記支持体（１２，３２）のもう１つのろ
    う付け領域（１２，３２）上とに配置し、前記支持体
    （１０，３０）をろう付け炉に通して、全ての電極
    （４，５；２４，２５）を一度に前記受け領域（１１，
    １２；３１，３２）に接続すると共に、前記プレート
    （９，２９）を電気的熱的接続プレートにすることを特
    徴とする電力部品の取付け方法。
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