JP2001015681A - Power circuit substrate - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はパワー半導体モジュ
ール及びその製造方法に係り、特に、パワー回路基板に
関する。The present invention relates to a power semiconductor module and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a power circuit board.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般消費者の省エネやランニングコスト
低下への関心が高まるに連れて、冷蔵庫やエアコンなど
の家電製品のモータとして、従来から車両などの大電力
モータに使われてきたブラシレスモータが使われるよう
になってきた。ブラシレスモータは、従来の誘導モータ
に比べて、効率が大きい利点が有るが、その動作を制御
するためにはインバータ回路が必要となる。このような
要求から、インテリジェントパワーモジュール（Intell
igent Power Module、以下ＩＰＭと略す）などのパワー
半導体モジュールの重要性が高まっている。2. Description of the Related Art As consumers have become more interested in energy saving and running cost reduction, brushless motors, which have been used in high power motors for vehicles and the like, have been used as motors for home electric appliances such as refrigerators and air conditioners. It is being used. The brushless motor has an advantage that the efficiency is higher than that of the conventional induction motor, but an inverter circuit is required to control the operation. Due to such demands, intelligent power modules (Intell.
The importance of power semiconductor modules such as igent Power Module (hereinafter abbreviated as IPM) is increasing.
【０００３】ＩＰＭを用いた半導体モジュールとして特
開平９―１０２５８０号公報に記載のものがある。これ
には、絶縁性と放熱（熱抵抗）特性を改善することを目
的に、打ち抜き加工等によって回路構成された金属基板
上にパワー半導体素子、制御用集積回路素子等が搭載さ
れ、金属細線により結線され、高熱伝導率の形成用の第
１の樹脂で金属板間および底面領域が封止固定されてい
る。そしてパワー半導体素子等が搭載された金属板は高
熱伝率の形成用の第２の樹脂で封止され、また金属板の
端部は外部端子を構成している。A semiconductor module using IPM is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-102580. For this purpose, a power semiconductor element, a control integrated circuit element, etc. are mounted on a metal substrate formed by punching or the like with the aim of improving insulation properties and heat radiation (thermal resistance) characteristics. The metal plates and the bottom region are sealed and fixed with a first resin for forming a high thermal conductivity. The metal plate on which the power semiconductor element and the like are mounted is sealed with a second resin for forming a high thermal conductivity, and the ends of the metal plate constitute external terminals.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前記従来では、熱伝導
率の大きい成型樹脂材料であるエポキシ樹脂やポリフェ
ニレンサルファイド（以下ＰＰＳ樹脂と略す）で全体を
封止する構造や、アルミや銅の合金などの高熱伝導材料
からなる熱拡散板をパワー半導体素子の下部に配置した
構造などが提案されている。しかし、高熱伝導樹脂によ
ってパワー半導体モジュールの熱放散性を高める方法に
は限界があり、熱拡散板を設置する方法はパワー半導体
モジュールの製造コストを増加させる問題がある。In the prior art, a structure in which the whole is sealed with epoxy resin or polyphenylene sulfide (hereinafter abbreviated as PPS resin) which is a molding resin material having a high thermal conductivity, an alloy of aluminum or copper, etc. There is proposed a structure in which a heat diffusion plate made of a high heat conductive material is disposed below a power semiconductor element. However, there is a limit to a method of increasing the heat dissipation of the power semiconductor module by using a high heat conductive resin, and the method of installing the heat diffusion plate has a problem of increasing the manufacturing cost of the power semiconductor module.
【０００５】熱拡散板の目的は、パワー半導体素子より
も大きい面積を持ち、比較的熱伝導率の大きい熱拡散板
によってパワー半導体で発生する熱を拡散させることに
より、比較的熱伝導率の低い絶縁材での熱抵抗を小さく
することである。従って、比較的熱伝導率の高い材料で
あるパワー回路パターンの面積を大きくすることによ
り、パワー回路パターン構造に熱拡散板としての働きも
求めることが考えられる。後述するが、パワー半導体素
子からパワー回路パターン外周部までの距離が大きくな
ると熱抵抗が小さくなる。これは、パワー回路パターン
内でパワー半導体素子で発生した熱がパワー回路パター
ン内で拡散することびよる。しかし、ある程度パワー回
路パターンが大きくなると、パワー回路パターンをそれ
以上大きくしても熱抵抗はほとんど変化していない。こ
れは、パワー半導体素子からパワー回路パターン外周部
までの距離を大きくすることによって熱抵抗を低下させ
る方法にはモジュール寸法が大きくなることによるコス
ト面での限界や、配線長が長くなることによるノイズ対
策面での限界だけでなく、熱的にも限界があることを示
している。[0005] The purpose of the heat diffusion plate is to spread the heat generated in the power semiconductor by the heat diffusion plate having a larger area than the power semiconductor element and having a relatively high thermal conductivity, so that the heat diffusion plate has a relatively low heat conductivity. The purpose is to reduce the thermal resistance of the insulating material. Therefore, it is conceivable that the power circuit pattern structure also functions as a heat diffusion plate by increasing the area of the power circuit pattern, which is a material having relatively high thermal conductivity. As will be described later, as the distance from the power semiconductor element to the outer peripheral portion of the power circuit pattern increases, the thermal resistance decreases. This is because heat generated in the power semiconductor element in the power circuit pattern diffuses in the power circuit pattern. However, if the power circuit pattern is increased to some extent, the thermal resistance hardly changes even if the power circuit pattern is further increased. This is because the method of reducing the thermal resistance by increasing the distance from the power semiconductor element to the outer peripheral portion of the power circuit pattern is limited in terms of cost due to an increase in module size and noise due to an increase in wiring length. This indicates that there are limits not only in terms of countermeasures but also in terms of heat.
【０００６】そこで、本発明の第１の目的は、はんだ印
刷を一括して行うことができ、パワー半導体モジュール
の製造コストが低く、製造時間の短いパワー回路基板を
提供することにある。Accordingly, a first object of the present invention is to provide a power circuit board in which solder printing can be performed at a time, the manufacturing cost of the power semiconductor module is low, and the manufacturing time is short.
【０００７】本発明の第２の目的は、 熱抵抗が小さ
く、放熱特性の良いコンパクトなパワー半導体モジュー
ルを提供することにある。A second object of the present invention is to provide a compact power semiconductor module having a small thermal resistance and good heat radiation characteristics.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の第１の目的は，金
属など熱伝導率の高い材料の放熱板と，前記放熱板と樹
脂絶縁層を介して接合された良導体のパワー回路パター
ン及び信号回路用の有機プリント回路基板からなるパワ
ー回路基板において、記パワー回路パターン及び前記有
機プリント回路基板を、前記樹脂絶縁層により前記放熱
板に固定し、前記パワー回路パターンと前記有機プリン
ト回路基板の上面の平面度を０．１ｍｍ以内とすること
により達成される。The first object of the present invention is to provide a radiator plate made of a material having a high thermal conductivity such as a metal, a power circuit pattern and a signal of a good conductor joined to the radiator plate via a resin insulating layer. In a power circuit board composed of an organic printed circuit board for a circuit, the power circuit pattern and the organic printed circuit board are fixed to the heat sink with the resin insulating layer, and the power circuit pattern and the upper surface of the organic printed circuit board are fixed. Is set within 0.1 mm.
【０００９】また、上記の第２の目的は、記のパワー回
路基板において、前記パワー回路パターンの厚さを０．
７ｍｍ以上とすることにより達成される。The second object of the present invention is to provide the power circuit board as described above, wherein the thickness of the power circuit pattern is set to 0.1.
Achieved by setting it to 7 mm or more.
【００１０】本発明によれば、ワー半導体モジュールの
製造時において、はんだ印刷を一括して行うことがで
き、製造コストが小さく、製造時間の短いパワー回路基
板を提供することができる。According to the present invention, it is possible to provide a power circuit board in which solder printing can be performed collectively at the time of manufacturing a power semiconductor module, the manufacturing cost is small, and the manufacturing time is short.
【００１１】また、本発明によれば、熱抵抗が小さく、
放熱特性の良いコンパクトなパワー半導体モジュールを
提供することができる。According to the present invention, the thermal resistance is small,
A compact power semiconductor module having good heat radiation characteristics can be provided.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】本発明の実施例を説明する前に、
図６を用いて、半導体モジュールにおけるパワー回路パ
ターンの大きさ（パワー半導体素子からパワー回路パタ
ーン外周部までの距離）とパワー半導体素子−放熱板間
の熱抵抗の関係について説明する。図６は、パワー回路
パターンの大きさとパワー半導体素子−放熱板間の熱抵
抗の関係を示したものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing embodiments of the present invention,
The relationship between the size of the power circuit pattern (the distance from the power semiconductor element to the outer periphery of the power circuit pattern) in the semiconductor module and the thermal resistance between the power semiconductor element and the heat sink will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows the relationship between the size of the power circuit pattern and the thermal resistance between the power semiconductor element and the heat sink.
【００１３】図において横軸はパワー半導体素子からパ
ワー回路パターン外周部までの距離であり、右側ほどパ
ワー回路パターンの面積が大きくなる。パワー半導体素
子からパワー回路パターン外周部までの距離が大きくな
ると熱抵抗が小さくなっていることが分かる。これは、
パワー回路パターン内でパワー半導体素子で発生した熱
がパワー回路パターン内で拡散することによる。しか
し、ある程度パワー回路パターンが大きくなると、パワ
ー回路パターンをそれ以上大きくしても熱抵抗はほとん
ど変化していない。このことは、パワー半導体素子から
パワー回路パターン外周部までの距離を大きくすること
によって、熱抵抗を低下させる方法では、モジュール寸
法が大きくなることによるコスト面での限界や、配線長
が長くなることによるノイズ対策面での限界だけでな
く、熱的にも限界があることを示している。In the figure, the horizontal axis represents the distance from the power semiconductor element to the outer peripheral portion of the power circuit pattern, and the area of the power circuit pattern increases toward the right. It can be seen that as the distance from the power semiconductor element to the outer periphery of the power circuit pattern increases, the thermal resistance decreases. this is,
The heat generated in the power semiconductor element in the power circuit pattern is diffused in the power circuit pattern. However, if the power circuit pattern is increased to some extent, the thermal resistance hardly changes even if the power circuit pattern is further increased. This means that, in the method of reducing the thermal resistance by increasing the distance from the power semiconductor element to the outer peripheral portion of the power circuit pattern, the cost limit and the wiring length are increased due to the increase in module size. It shows that there is a limit not only in the noise countermeasure but also in the heat.
【００１４】次に、本発明の実施例を図面を用いて説明
する。図１は、本発明の第１の実施例のパワー回路基板
の断面図を示したものである。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a power circuit board according to a first embodiment of the present invention.
【００１５】本実施例のパワー回路基板１５は、熱伝導
率の高いアルミ合金からなる放熱板１４と、放熱板１４
と絶縁膜１３を介して接着されている、メッキされた銅
のパワー回路パターン１１と有機プリント回路基板１２
とからなる。本実施例では、パワー回路パターン１１及
び有機プリント回路基板１２の厚さを両方とも０．８ｍ
ｍとすることにより、パワー回路パターン１１及び有機
プリント回路基板１２の上面をほぼ同一平面上とし、そ
の平面度は０．１ｍｍ以内としている。The power circuit board 15 of the present embodiment includes a radiator plate 14 made of an aluminum alloy having a high thermal conductivity, and a radiator plate 14.
Copper power circuit pattern 11 and organic printed circuit board 12 bonded to each other via insulating film 13
Consists of In this embodiment, both the power circuit pattern 11 and the organic printed circuit board 12 have a thickness of 0.8 m.
By setting m, the upper surfaces of the power circuit pattern 11 and the organic printed circuit board 12 are made substantially coplanar, and the flatness is set within 0.1 mm.
【００１６】このパワー回路パターン１１及び有機プリ
ント回路基板１２には、放熱板１４との接合時の位置決
めや、パワー半導体素子や制御用素子等を実装する際の
位置決めに用いる目的で、穴１６や刻印１７がついてい
る場合がある。この場合も、パワー回路パターン１１の
上面は有機プリント回路基板１２の上面とほぼ同一平面
上にある。パワー回路基板１５を上記のような形状とす
ることにより、パワー半導体モジュールを製造する際
に、パワー回路パターン１１及び有機プリント回路基板
１２の上面に一括してはんだ印刷を行うことが可能とな
り、パワー半導体モジュール製造時のコストを低減し、
製造時間を短縮することができる。Holes 16 and holes are formed in the power circuit pattern 11 and the organic printed circuit board 12 for the purpose of positioning at the time of bonding to the heat sink 14 and positioning at the time of mounting the power semiconductor element and the control element. There is a case where the stamp 17 is attached. Also in this case, the upper surface of the power circuit pattern 11 is substantially flush with the upper surface of the organic printed circuit board 12. By forming the power circuit board 15 in the shape described above, it becomes possible to perform solder printing on the upper surfaces of the power circuit pattern 11 and the organic printed circuit board 12 at the same time when manufacturing a power semiconductor module. Reduce the cost of manufacturing semiconductor modules,
Manufacturing time can be reduced.
【００１７】本実施例においては、パワー回路パターン
１１の厚さを有機プリント回路基板１２の厚さと同じ
０．８ｍｍとしたが、パワー回路パターン１１の厚さ
を、有機プリント回路基板１２の厚さとの差が０．１ｍ
ｍ以内となるように、０．７ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下
とすれば、はんだ印刷を一括して行うことが可能であ
る。有機プリント回路基板１２として、０．８ｍｍより
も厚いものを用いることも可能である。この場合は、パ
ワー回路パターン１１の厚さも有機プリント回路基板１
２と同様に厚くすることが必要である。In the present embodiment, the thickness of the power circuit pattern 11 is set to 0.8 mm, which is the same as the thickness of the organic printed circuit board 12, but the thickness of the power circuit pattern 11 is set to the thickness of the organic printed circuit board 12. Is 0.1m
If it is 0.7 mm or more and 0.9 mm or less so as to be within m, solder printing can be performed collectively. As the organic printed circuit board 12, it is also possible to use a thicker one than 0.8 mm. In this case, the thickness of the power circuit pattern 11 is
It is necessary to make it as thick as 2.
【００１８】なお、第１の実施例では有機プリント回路
基板１２をもちいているが、高さを第１の実施例と同じ
く取れればこれを多層基板してもよい。Although the organic printed circuit board 12 is used in the first embodiment, a multilayer board may be used as long as the height is the same as in the first embodiment.
【００１９】図２に、本発明における第２の実施例とし
てパワー半導体モジュールの断面図を示す。FIG. 2 is a sectional view of a power semiconductor module as a second embodiment of the present invention.
【００２０】本実施例におけるパワー半導体モジュール
３７は、後に述べる、図４に示す製造方法によって製造
されている。The power semiconductor module 37 in this embodiment is manufactured by a manufacturing method shown in FIG.
【００２１】本実施例のパワー半導体モジュール３７
は、パワー回路パターン１１や有機プリント回路基板１
２の上の一部にははんだが印刷されており、そのはんだ
を介してパワー半導体素子３１や制御用素子３２が配置
され、それらが金属細線３８で接続されている。また、
パワー回路パターン１１や有機プリント回路基板１２か
らは、外部との接続用の端子３３が配置されている。パ
ワー回路パターン１１やパワー半導体素子１２、制御用
素子３２、及び接続用の端子３２の一部は、熱伝導率の
高い樹脂３５によって封止されている。この封止樹脂３
５は、エポキシ樹脂等の比較的硬い熱硬化性樹脂を使用
するのが一般的であるが、封止の際や使用時に封止樹脂
が素子に悪影響を与えることを防止するために、ゲル等
の比較的柔らかい材料を用いる場合もある。The power semiconductor module 37 of the present embodiment
Are the power circuit pattern 11 and the organic printed circuit board 1
Solder is printed on a part of the upper part 2, a power semiconductor element 31 and a control element 32 are arranged via the solder, and they are connected by a thin metal wire 38. Also,
Terminals 33 for connection to the outside are arranged from the power circuit pattern 11 and the organic printed circuit board 12. A part of the power circuit pattern 11, the power semiconductor element 12, the control element 32, and the connection terminal 32 are sealed with a resin 35 having high thermal conductivity. This sealing resin 3
5 is generally made of a relatively hard thermosetting resin such as an epoxy resin. In order to prevent the sealing resin from adversely affecting the element at the time of sealing or at the time of use, a gel or the like is used. In some cases, a relatively soft material is used.
【００２２】本実施例におけるパワー半導体モジュール
３７では、図１のパワー回路基板１５を用いているた
め、パワー回路パターン１１及び有機プリント回路基板
１２の厚さを両方とも０．８ｍｍとしている。結果、パ
ワー回路パターン１１及び有機プリント回路基板１２の
上面はほぼ同一平面上にあり、その平面度は０．１ｍｍ
以内である。また、パワー回路パターン及び有機プリン
ト回路基板上のはんだ印刷を一括して行っているため、
パワー回路パターン及び有機プリント回路基板上のはん
だは全て同一の組成のとなっている。また、第１の実施
例で説明したように、パワー回路パターン１１を０．８
ｍｍと厚いものにすることによってパワー半導体素子で
発生した熱をパワー回路パターン内部で効果的に拡散さ
せ、結果としてパワー半導体素子で発生する熱を効果的
に放散させることができる。その結果、パワー半導体素
子と放熱板の間の熱抵抗を小さくできる効果がある。In the power semiconductor module 37 of this embodiment, since the power circuit board 15 of FIG. 1 is used, the thickness of both the power circuit pattern 11 and the organic printed circuit board 12 is 0.8 mm. As a result, the upper surfaces of the power circuit pattern 11 and the organic printed circuit board 12 are substantially on the same plane, and the flatness thereof is 0.1 mm.
Within. Also, since the power circuit pattern and the solder printing on the organic printed circuit board are performed collectively,
The power circuit pattern and the solder on the organic printed circuit board all have the same composition. Further, as described in the first embodiment, the power circuit pattern 11 is set to 0.8
By making the thickness as thick as mm, heat generated in the power semiconductor element can be effectively diffused inside the power circuit pattern, and as a result, heat generated in the power semiconductor element can be effectively dissipated. As a result, there is an effect that the thermal resistance between the power semiconductor element and the heat sink can be reduced.
【００２３】図３に、図１のパワー半導体モジュールの
パワー半導体素子と放熱板の間の熱抵抗を解析した結果
を示す。図の横軸はパワー回路パターンの厚みを表わ
し、縦軸は熱抵抗を表している。FIG. 3 shows the result of analyzing the thermal resistance between the power semiconductor element and the heat sink of the power semiconductor module of FIG. The horizontal axis in the figure represents the thickness of the power circuit pattern, and the vertical axis represents the thermal resistance.
【００２４】図より、パワー回路パターンの厚みが大き
くなると、熱抵抗値が小さくなっている。このことか
ら、低熱抵抗のパワー半導体モジュールを実現するため
には、パワー回路パターンの厚さを増すことが有効であ
ることが分かる。As can be seen from the drawing, as the thickness of the power circuit pattern increases, the thermal resistance value decreases. This indicates that increasing the thickness of the power circuit pattern is effective for realizing a power semiconductor module having low thermal resistance.
【００２５】次に、本発明における第４の実施例である
パワー半導体モジュールの製造工程を図４に示す。Next, a manufacturing process of a power semiconductor module according to a fourth embodiment of the present invention is shown in FIG.
【００２６】本実施例のパワー半導体モジュールは下記
の製造工程で作られる。The power semiconductor module of this embodiment is manufactured by the following manufacturing process.
【００２７】まず、熱伝導率の高いアルミ合金からなる
放熱板１４に、絶縁膜を介して、メッキされた銅のパワ
ー回路パターン１１及び有機プリント回路基板１２を接
着してパワー回路基板１５を形成する（ａ）。本実施例
では、パワー回路パターン１１はプレス加工によって製
造されたリードフレームによって構成されている。ま
た、有機プリント回路基板１２は多層基板を用いてい
る。本実施例では、パワー回路パターン１１と有機プリ
ント回路基板１２の厚みを共に０．８ｍｍとすることに
よって、パワー回路パターン１１の上面及び有機プリン
ト回路基板１２の上面がほぼ同一平面上に来るように構
成している。First, a plated copper power circuit pattern 11 and an organic printed circuit board 12 are bonded to a radiator plate 14 made of an aluminum alloy having a high thermal conductivity via an insulating film to form a power circuit board 15. (A). In this embodiment, the power circuit pattern 11 is constituted by a lead frame manufactured by press working. The organic printed circuit board 12 uses a multilayer board. In this embodiment, the thickness of the power circuit pattern 11 and the thickness of the organic printed circuit board 12 are both set to 0.8 mm, so that the upper surface of the power circuit pattern 11 and the upper surface of the organic printed circuit board 12 are substantially coplanar. Make up.
【００２８】前述の平面度を０．１ｍｍ以内とすること
によって、次工程であるはんだ印刷において、パワー回
路パターン１１及び有機プリント回路基板１２の上面に
一括してはんだ印刷を行うことができるようにしてい
る。なお、放熱板１４にパワー回路パターン１１を接合
する際に、パワー回路基板１５にそりが生じ、パワー回
路パターン１１の上面及び有機プリント回路基板１２の
上面の見かけの平面度が０．１ｍｍ以上となることがあ
る。しかしこの場合は、次工程であるはんだ印刷工程に
おいて、パワー回路基板１５を固定してそりを修正する
ことによって、パワー回路パターン１１の上面及び有機
プリント回路基板１２の上面の平面度を０．１ｍｍ以内
としている。By setting the above flatness to within 0.1 mm, in the next step of solder printing, solder printing can be performed collectively on the upper surfaces of the power circuit pattern 11 and the organic printed circuit board 12. ing. When the power circuit pattern 11 is bonded to the radiator plate 14, warp occurs in the power circuit board 15, and the apparent flatness of the upper surface of the power circuit pattern 11 and the upper surface of the organic printed circuit board 12 is 0.1 mm or more. May be. However, in this case, the flatness of the upper surface of the power circuit pattern 11 and the upper surface of the organic printed circuit board 12 is reduced by 0.1 mm by fixing the power circuit board 15 and correcting the warp in the subsequent solder printing step. Within.
【００２９】次に、パワー回路パターン１１及び有機プ
リント回路基板１２の上面に、パワー半導体素子３１及
び制御用素子３２を接続するため、はんだ印刷を行う
（ｂ）。本実施例においては、前工程においてパワー回
路パターン１１及び有機プリント回路基板１２の上面を
ほぼ同一平面上に来るように構成していることにより、
パワー回路パターン１１及び有機プリント回路基板１２
の上面に一括してはんだ印刷を行うことが可能である。Next, solder printing is performed on the upper surfaces of the power circuit pattern 11 and the organic printed circuit board 12 to connect the power semiconductor element 31 and the control element 32 (b). In this embodiment, the upper surface of the power circuit pattern 11 and the upper surface of the organic printed circuit board 12 are configured to be substantially coplanar in the previous process,
Power circuit pattern 11 and organic printed circuit board 12
It is possible to perform solder printing collectively on the upper surface of the substrate.
【００３０】次に、前工程において印刷されたはんだ３
６の上に、パワー半導体素子３１及び制御用素子３２を
載せ、全体を炉の中で加熱し、リフローによりパワー半
導体素子３１及び制御用素子３２をはんだを介してパワ
ー回路パターン１１及び有機プリント回路基板１２上に
接続する（ｃ）。Next, the solder 3 printed in the previous process
6, the power semiconductor element 31 and the control element 32 are mounted thereon, and the whole is heated in a furnace, and the power semiconductor element 31 and the control element 32 are soldered to the power circuit pattern 11 and the organic printed circuit via solder. The connection is made on the substrate 12 (c).
【００３１】最後に、金属細線３８、及び外部接続用の
端子３２を接続する（ｄ）。また、パワー回路パターン
１１やパワー半導体素子３１、制御用素子３２、および
接続用の端子３３の一部は，熱伝導率の高い樹脂３５に
よって封止する。樹脂封止の際に、パワー回路基板と樹
脂の線膨張係数差に起因して、パワー回路基板にそり変
形が生じる場合がある。このとき、パワー回路パターン
の上面及び有機プリント回路基板の上面の見かけの平面
度は０．１ｍｍを超えているが、はんだ印刷時にパワー
回路パターンの上面及び有機プリント回路基板の上面の
平面度が０．１ｍｍ以内であれば、はんだの一括印刷が
可能である。Finally, the thin metal wires 38 and the external connection terminals 32 are connected (d). Further, a part of the power circuit pattern 11, the power semiconductor element 31, the control element 32, and the connection terminal 33 are sealed with a resin 35 having high thermal conductivity. During resin sealing, the power circuit board may be warped due to a difference in linear expansion coefficient between the power circuit board and the resin. At this time, the apparent flatness of the upper surface of the power circuit pattern and the upper surface of the organic printed circuit board exceeds 0.1 mm, but the flatness of the upper surface of the power circuit pattern and the upper surface of the organic printed circuit board during solder printing is zero. If it is within 1 mm, batch printing of solder is possible.
【００３２】次に、本発明における第５の実施例のパワ
ー半導体モジュールの製造工程を図５に示す。本実施例
と第４の実施例と異なる点は、はんだの一括印刷時に、
パワー半導体素子３１や制御用素子３２だけでなく、外
部接続用端子３３等の接続部にもはんだを印刷する。こ
のようにしてはんだを印刷した後、リフローによって、
パワー半導体素子３１、制御用素子３２、外部接続用の
端子３３を一括して接続する。このようにして、パワー
半導体モジュールの製造コストや製造時間を更に減少さ
せることができる。Next, a manufacturing process of a power semiconductor module according to a fifth embodiment of the present invention is shown in FIG. The difference between this embodiment and the fourth embodiment is that at the time of batch printing of solder,
Solder is printed not only on the power semiconductor element 31 and the control element 32 but also on connection parts such as the external connection terminals 33. After printing the solder in this way, by reflow,
The power semiconductor element 31, the control element 32, and the terminal 33 for external connection are collectively connected. Thus, the manufacturing cost and the manufacturing time of the power semiconductor module can be further reduced.
【００３３】以上の作業によって熱伝導率の低く、使用
時の信頼性の高いパワー半導体モジュール３７が製造で
き、製造コストを低減し、製造時間を短縮することがで
きる。By the above operation, the power semiconductor module 37 having a low thermal conductivity and a high reliability during use can be manufactured, the manufacturing cost can be reduced, and the manufacturing time can be shortened.
【００３４】[0034]
【発明の効果】本発明によれば、パワー半導体モジュー
ルの使用時に主にパワー半導体素子から発生する熱を効
率的に放熱板より放熱し、パワー半導体モジュール使用
時のパワー半導体素子やその他の部分の温度上昇を抑え
ることができる。従って、使用時に故障する恐れが少な
く安定して動作するパワー半導体モジュールが提供でき
る。また、パワー半導体モジュールの製造コストを低減
し、製造時間を短縮することができ、安価かつ迅速にパ
ワー半導体モジュールを提供できる。According to the present invention, the heat mainly generated from the power semiconductor element when the power semiconductor module is used is efficiently radiated from the heat radiating plate, and the power semiconductor element and other parts when the power semiconductor module is used are efficiently used. Temperature rise can be suppressed. Therefore, it is possible to provide a power semiconductor module that operates stably with little risk of failure during use. Further, the manufacturing cost of the power semiconductor module can be reduced, the manufacturing time can be shortened, and the power semiconductor module can be provided inexpensively and quickly.
【図１】本発明の第１の実施例のパワー回路基板の要部
を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a main part of a power circuit board according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第３の実施例のパワー半導体モジュー
ルの要部を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a main part of a power semiconductor module according to a third embodiment of the present invention.
【図３】本発明におけるパワー半導体モジュールの、パ
ワー回路パターンの厚さと熱抵抗の関係を表す図であ
る。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the thickness of a power circuit pattern and the thermal resistance of the power semiconductor module according to the present invention.
【図４】本発明の第４の実施例のパワー半導体モジュー
ルの製造工程の一部を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a part of a manufacturing process of a power semiconductor module according to a fourth embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第５の実施例のパワー半導体モジュー
ルの製造工程の一部を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a part of a manufacturing process of a power semiconductor module according to a fifth embodiment of the present invention.
【図６】パワー半導体モジュールにおける、パワー回路
パターンの大きさと熱抵抗の関係を表す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between the size of a power circuit pattern and a thermal resistance in the power semiconductor module.
１１…パワー回路パターン、１２…有機プリント回路基
板、１３…絶縁膜、１４…放熱板、１５…パワー回路基
板、１６…穴、１７…刻印、３１…パワー半導体素子、
３２…制御用素子、３３…外部端子、３４…ケース、３
５…封止樹脂、３６…はんだ、３７…パワー半導体モジ
ュール、３８…金属細線、９１…熱拡散板。11 power circuit pattern, 12 organic printed circuit board, 13 insulating film, 14 heat sink, 15 power circuit board, 16 hole, 17 stamp, 31 power semiconductor element,
32: control element, 33: external terminal, 34: case, 3
5: sealing resin, 36: solder, 37: power semiconductor module, 38: thin metal wire, 91: heat diffusion plate.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 直人 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 阪東 明 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 (72)発明者 平井 強 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 (72)発明者 川瀬 大助 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立事業所内 (72)発明者 飛山 芳郎 茨城県日立市弁天町三丁目10番２号 日立 原町電子工業株式会社内 (72)発明者 鈴木 和弘 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 鴨志田 陸男 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (72) Inventor Naoto Saito 502 Kandachicho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Akira Bando 3-1-1, Sachimachi, Hitachi-shi, Ibaraki Stock Hitachi, Ltd., Hitachi Works (72) Inventor Tsuyoshi Hirai 3-1-1, Sachimachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Hitachi Works, Ltd. (72) Daisuke Kawase 3-1-1, Sachimachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Hitachi, Ltd.Hitachi Works (72) Inventor Yoshiro Tobiyama 3-10-2 Bentencho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Haramachi Electronics Co., Ltd. (72) Inventor Kazuhiro Suzuki Omikamachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture 7-1-1, Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory, Ltd. (72) Inventor Rikuo Kamoshida 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Pref. Hitachi, Hitachi in the Institute
Claims (2)
板と、前記放熱板と樹脂絶縁層を介して接合された良導
体のパワー回路パターン及び信号回路用の有機プリント
回路基板からなるパワー回路基板において、 前記パワー回路パターン及び前記有機プリント回路基板
は、前記樹脂絶縁層を介して前記放熱板に接合されてお
り、 且つ、前記パワー回路パターンと前記有機プリント回路
基板の上面の平面度が０．１ｍｍ以内であることを特徴
とするパワー回路基板。1. A power circuit comprising a heat sink made of a material having a high thermal conductivity such as a metal, a power circuit pattern of a good conductor joined to the heat sink through a resin insulating layer, and an organic printed circuit board for a signal circuit. In the substrate, the power circuit pattern and the organic printed circuit board are joined to the heat sink through the resin insulating layer, and the flatness of the power circuit pattern and the upper surface of the organic printed circuit board is zero. A power circuit board characterized by being within 1 mm.
て、 前記パワー回路パターンの厚さが０．７ｍｍ以上である
ことを特徴とするパワー回路基板。2. The power circuit board according to claim 1, wherein the thickness of the power circuit pattern is 0.7 mm or more.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP11181073A JP2001015681A (en) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | Power circuit substrate |
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|---|---|---|---|
| JP11181073A JP2001015681A (en) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | Power circuit substrate |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001015681A true JP2001015681A (en) | 2001-01-19 |
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ID=16094342
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| JP11181073A Pending JP2001015681A (en) | 1999-06-28 | 1999-06-28 | Power circuit substrate |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001015681A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006294714A (en) * | 2005-04-07 | 2006-10-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Heat sink of pa module |
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1999
- 1999-06-28 JP JP11181073A patent/JP2001015681A/en active Pending
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