JP2002217363A - 電力制御系電子回路装置及びその製造方法 - Google Patents
電力制御系電子回路装置及びその製造方法Info
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- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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Abstract
低減可能な電力制御系電子回路装置、及び該電力制御系
電子回路装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体素子111の電極にバンプ112
を設け、さらに、取付用部材114bを有する金属部材
114に上記バンプ付き半導体素子を電気的に接続した
ことで、配線ワイヤを削除でき配線ワイヤに起因する浮
遊インダクタンスや導通抵抗の低減を図ることができ
る。又、上記取付用部材を第2回路基板116に接続す
ることで、従来の凹コネクタ及び凸コネクタを削除する
ことができ当該電力制御系電子回路装置の小型化を図る
ことができる。
Description
用としての、IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトラン
ジスタ)やダイオード等の半導体素子を用いた電力制御
系電子回路装置、及び該電力制御系電子回路装置の製造
方法に関する。
機器の高性能、高機能化に伴い、上記モータ駆動装置に
おける使用電流も増大し、用いる半導体にも大電流対応
が必要となっている。従来のモータ駆動装置としては図
16に示すものがある。以下、図を参照しながら、従来
のモータ駆動装置の一例について説明する。図16にお
いて、1aはIGBT、1bはダイオード、3は高温半
田、4は金属片、5は封止樹脂、6は半田、7は回路基
板、10は放熱板、10aは凸部ネジ台、11はネジ、
12は表面実装電子部品(受動素子)、13は表面実装電
子部品(半導体素子)、14は金属ベース回路基板、15
はシリコーングリース、18は金属線、19は金属リー
ド、22は凸コネクター、23は凹コネクター、24は
絶縁用樹脂である。
装置の製造方法を以下に説明する。まず、IGBT1a
及びダイオード1b等の半導体部品1を金属片4に高温
半田3により接続する。次に、金属線18を用いて、I
GBT1aとダイオード1bとの間、及びこれらの半導
体部品1と金属リード19との間を電気的に接合する。
尚、通常、金属線18は、アルミニウム線又は金線を使
用する。例えばアルミニウムにてなる金属線18を用い
た場合、半導体部品1の金属片4と接合した第1電極に
対向して存在する第2電極への金属線18の接合は、ア
ルミニウム線のウエッジボンディング方式を用いて接続
する。半導体部品1の上記第2電極はアルミニウムによ
り形成されており、常温の状態で上記第2電極の表面に
おけるアルミニウムと、アルミニウムにてなる金属線1
8とを超音波エネルギーを印加しながら圧接すると、そ
れぞれのアルミニウム表面の酸化膜が除去され、上記第
2電極と上記金属線18との接合が得られる。半導体部
品1の上記第2電極に接合された金属線18は、銅にス
ズメッキした金属リード19まで引き回され、金属リー
ド19に上記ウエッジボンディング方式にて接合され
る。
的保護と信頼性向上とを目的として、トランスファー成
形技術又はインジェクション成形技術を用いて、半導体
部品1及び金属線18を覆って封止樹脂5による封止を
行なう。次に、金属リード19を金型により、金属片4
と同じ面まで曲げ切断する。これらの工程により、半導
体部品1、高温半田3、金属片4、金属線18、金属リ
ード19、及び封止樹脂5により形成された、「TO―
220」と呼ばれる電子部品が完成する。
リーム半田を印刷した後、上記電子部品「TO−22
0」、凸コネクター22等の種々の電子部品を置き、該
金属ベース回路基板14の全体を加熱炉に投入する。こ
れにて上記クリーム半田を溶融し、その後常温に戻すこ
とにより上記クリーム半田を硬化させ、硬化した半田6
にて金属ベース回路基板14と、上記電子部品「TO−
220」、凸コネクター22等の種々の電子部品とを電
気的及び物理的に接合する。次に電気的絶縁を図るため
に、封止樹脂24を金属ベース回路基板14の全体に塗
布した後、上記種々の電子部品を有する金属ベース回路
基板14の全体を減圧炉に投入して、封止樹脂24の内
部に混在する気泡を取り除き、加熱炉に投入し封止樹脂
24を硬化させる。
5を塗布する。次に放熱板10に金属ベース回路基板1
4を密着させ、ネジにて固定する。次に、金属ベース回
路基板14に実装された凸コネクター22と、回路基板
7上に実装された凹コネクター23とを位置合わして凸
コネクター22を凹コネクター23に差し込みながら、
回路基板7を金属ベース回路基板14の凸部ネジ台10
aに密着させ、ネジ11により固定する。
ッチング制御する上記電子部品「TO−220」を有す
る、放熱が必要な電子部品を金属ベース回路基板14に
実装する工程と、上記電子部品「TO−220」を制御
する回路が搭載され放熱の必要性のない回路基板7を組
み合せる工程とが終了する。
構成では、金属線18と金属リード19による抵抗ロ
ス、及び一定長さによる浮遊インダクタンスの発生があ
る。又、例えば上記電子部品「TO−220」は金属リ
ード19を有するため、該電子部品「TO−220」の
面積よりも広い面積が金属ベース回路基板14には必要
であり、小型化、高密度化が困難であるという問題があ
る。一方、電気製品における近年の軽薄短小化の動向に
対応して、電気製品のモータ駆動装置も小型化、高放熱
化が求められている。しかしながら、高温半田3の内部
に気泡が混在する場合には、半導体部品1により発生し
た熱の流れが気泡により遮られ、半導体部品1から金属
片4への熱抵抗が増大する。このため気泡部分のみが高
温になり、最悪の場合には半導体部品1を破壊する場合
もある。
上記第2電極への金属線18の接合は、アルミニウム線
のウエッジボンディング方式を用いて接続されるが、従
来の工程では、接合工法により金属線18の太さに制約
があり、又、基板電極の配置により金属線18の長さに
制約があり、配線抵抗を低減することは不可能である。
このため、近年の半導体部品1の進歩によるオン抵抗の
低減に対応することができず、電気信号の高周波化、大
電流化によるノイズ増大が大きな問題となっている。
なされたもので、小型で放熱性が良く、抵抗及び浮遊イ
ンダクタンスを低減可能な電力制御系電子回路装置、及
び該電力制御系電子回路装置の製造方法を提供すること
を目的とする。
に、本発明は以下のように構成する。本発明の第1態様
の電力制御系電子回路装置は、互いに対向する両面に電
極を有し駆動電流制御を行う放熱の必要な半導体素子
と、上記半導体素子の上記両面の内、一方の面に存在す
る第1電極と金属板を介して電気的に接続され上記金属
板及び上記半導体素子を載置する第1回路基板と、上記
半導体素子の上記両面の内、他方の面側であって上記第
1基板に対向して配置され、上記半導体素子の制御回路
を有する第2回路基板と、上記他方面に存在する第2電
極と上記第2回路基板とを電気的に直接接続する金属線
と、を備えたことを特徴とする。
因して生じる上記第1回路基板と上記第2回路基板との
間の伸縮を吸収する第1屈曲部を有するように構成して
もよい。
上記半導体素子の厚み方向に沿って延在するように構成
してもよい。
回路基板を支持する支持部材を有する放熱部材をさらに
備え、上記支持部材にて上記第2回路基板を支持した状
態にて上記金属線は、上記放熱に起因して生じる上記第
1回路基板と上記第2回路基板との間の伸縮を吸収する
とともに上記第1回路基板を上記放熱板へ押圧する第2
屈曲部を有するように構成してもよい。
路装置は、互いに対向する両面の内、一方の面に第1電
極を他方の面に第2電極を有し駆動電流制御を行う放熱
の必要な半導体素子と、上記第2電極に形成されるバン
プと、上記第1電極に対向して配置され上記第1電極と
電気的に接続される第1面を有する金属部材であって、
上記半導体素子の厚み方向に沿って上記第1面に立設さ
れ、上記バンプが形成された上記半導体素子を上記第1
面に載置したとき上記厚み方向に沿って上記バンプを超
える高さを有する金属にてなる取付用部材を有する金属
部材と、を備えたことを特徴とする。
付用部材は、一つの金属部材に対して3つ以上設けるよ
うに構成してもよい。
方の面側に配置され、上記バンプ及び上記取付用部材の
先端部と電気的に接続されて上記半導体素子の制御回路
を有する第2回路基板をさらに備えるように構成しても
よい。
縁部材を介して上記金属部材を載置し上記半導体素子か
ら上記金属部材へ伝導した熱を放散し、かつ上記第2回
路基板を支持する支持部材を有する放熱部材をさらに備
えるように構成してもよい。
路装置の製造方法は、互いに対向する両面の一方の面に
第1電極を他方の面に第2電極を有し駆動電流制御を行
う放熱の必要な半導体素子と、上記第2電極に形成され
るバンプと、上記第1電極に対向して配置され上記第1
電極と電気的に接続される第1面を有する金属部材であ
って、上記半導体素子の厚み方向に沿って上記第1面に
立設され、上記バンプが形成された上記半導体素子を上
記第1面に載置したとき上記厚み方向に沿って上記バン
プを超える高さを有する金属にてなる取付用部材を有す
る金属部材と、を備えた電力制御系電子回路装置の製造
方法において、上記金属部材の上記第1面と上記第1電
極とを接触させて上記第1面上に上記半導体素子を載置
して高温炉内にて加熱し、溶融した半田を上記高温炉内
にて上記第1面に供給し、上記第1面と上記第1電極と
の間に存在する上記溶融半田内から気泡を排除するよう
に上記半導体素子と上記金属部材とを相対的に押圧し、
上記押圧状態を維持したまま降温して上記溶融半田を凝
固させ、上記半導体素子と上記金属部材とを接合する、
ことを特徴とする。
方の面側に配置され上記半導体素子の制御回路を有する
第2回路基板に対して、上記バンプ及び上記取付用部材
の先端部を電気的に接続することをさらに備え、複数の
上記金属部材を上記第2回路基板へ取り付けるとき、上
記第2回路基板に対する全ての上記金属部材の高さが統
一されるように、各金属部材間にて上記取付用部材の高
さを調整するようにしてもよい。
御系電子回路装置、及び該電力制御系電子回路装置の製
造方法について、図を参照しながら以下に説明する。
尚、各図において同じ構成部分については同じ符号を付
している。 第1実施形態;図5は、上記実施形態の電力制御系電子
回路装置の一例である電力制御系第1電子回路装置(以
下、「第1回路装置」と記す)100を示し、図1には
該第1回路装置100を備え上記電力制御系電子回路装
置の他の例に相当する電力制御系第2電子回路装置(以
下、「第2回路装置」と記す)101が示されている。
図1の上記第2回路装置101は以下のように構成され
ている。即ち、111は、例えばモータ等の駆動機器へ
の駆動電流の制御系に用いられ、放熱処置が必要な駆動
用半導体素子であり、ここではIGBT(絶縁ゲート型
バイポーラトランジスタ)111−1とダイオード11
1−2を有する。該駆動用半導体素子111には、図3
に示すように、互いに対向する一方の面111a及び他
方の面111bには、それぞれ第1電極111c及び第
2電極111dが形成されている。112は、駆動用半
導体素子111の第2電極111dに形成したバンプ
(突起電極)である。114は、図4に示すように、駆
動用半導体素子111より発生した熱を放出、拡散する
金属部材であり、母材である銅に対し金型を用いて、後
述の取付用部材114bに相当する凸部を形成後、表面
全体にスズメッキを施している。又、該金属部材114
は、上記第1電極111cに対向して配置され第1電極
111cと電気的に接続される第1面114aを有す
る。113は、上記駆動用半導体素子111の第1電極
111cと、金属部材114の上記第1面114aとを
接合する高温半田である。又、上記取付用部材114b
は、上記駆動用半導体素子111の厚み方向111eに
沿って上記第1面114aに立設され、上記バンプ11
2が形成された駆動用半導体素子111を上記第1面1
14aに載置したとき上記厚み方向111eに沿って上
記バンプ112を超える高さを有する。取付用部材11
4bは、本実施形態では図示するように一対設けている
が、一つの第1回路装置100につき3本以上設けるこ
ともでき、この場合、後述するように第1回路装置10
0を第2回路基板116に取り付けるときの第1回路装
置100の平面度をより向上させることができる。
114aに取り付けられた、バンプ112を有する駆動
用半導体素子111に対して、バンプ112の略半分が
露出する程度まで設けられ駆動用半導体素子111及び
バンプ112を保護する封止樹脂である。以上にて上記
第1回路装置100が構成される。このような第1回路
装置100は、図6に示すように、駆動用半導体素子1
11の上記他方の面111b側に配置される第2回路基
板116に対して、上記バンプ112及び上記取付用部
材114bの先端部114cが半田117によって電気
的に接続される。第2回路基板116は、駆動用半導体
素子111の制御回路を有し、該制御回路を構成するコ
ンデンサや抵抗などの受動部品の電子部品122、能動
部品であるトランジスター、メモリーなどの電子部品1
23が片面若しくは両面に実装されている。又、第2回
路基板116内には、電子部品122、123と上記駆
動用半導体素子111とを電気的に接続するための内部
配線124が形成されている。
載置し上記駆動用半導体素子111から上記金属部材1
14へ伝導した熱を空気中へ放散し、かつ上記第2回路
基板を支持する支持部材120aにて、例えば図1に示
すような凹部120bを有する。該凹部120bに第1
回路装置100を収納するようにして、かつ一対の支持
部材120aに第2回路基板116の両端部をネジ12
1にて固定する。このとき、上記凹部120bの底面1
20cには、上記金属部材114からの熱を放熱部材1
20に伝導し、同時に金属部材114と放熱部材120
とを電気的に絶縁する高放熱絶縁樹脂119が熱プレス
工法により設けられ、さらに、該高放熱絶縁樹脂119
と金属部材114との間には金属部材114と高放熱絶
縁樹脂119との密着部分の熱抵抗を下げるシリコーン
グリス118が設けられている。尚、後述のように金属
部材114の高さ寸法は規定されることから、シリコー
ングリス118は、金属部材114を高放熱絶縁樹脂1
19側へ押圧して金属部材114と高放熱絶縁樹脂11
9とを常に密着させるための緩衝材的役割を果たす。
又、上記シリコーングリス118に替えて軟質シートを
用いることもできる。以上のように第2回路装置101
は構成されている。
工程について、図2〜図6を参照して説明する。図2に
示す駆動用半導体素子111の第2電極111d上に、
ワイヤボンディング装置を改善した突起電極形成機や、
又は、メッキ工程を用いて、図3に示すようにアルミニ
ウム電極上に金メッキのバンプ112を形成する。次
に、図4に示すように、金属部材114の第1面114
a上の所定位置に駆動用半導体素子111を載置した状
態にて、これらが、窒素と水素の混合雰囲気で還元雰囲
気状態を維持した350℃の高温炉内に投入される。次
に、溶融した高温半田113を、上記高温炉の中で金属
部材114の第1面114aに、本実施形態では滴下し
て供給する。これにて、金属部材114の第1面114
aと、駆動用半導体素子111の第1電極111cとを
高温半田113にて接合する。さらに、高温半田113
の供給後、上記第1面114aと上記第1電極111c
との間に存在する上記溶融半田内から気泡を排除するよ
うに、上記駆動用半導体素子111と上記金属部材11
4とを相対的に押圧する。尚、本実施形態では、駆動用
半導体素子111に上記金属部材114を平行に押圧し
て密着させている。次に、該密着状態を維持しながら、
金属部材114及び駆動用半導体素子111を冷却し、
半田113を凝固させる。凝固後、金属部材114及び
駆動用半導体素子111を大気中に戻す。
子111自身と、駆動用半導体素子111とバンプ11
2との接合部分を機械的に保護するために、封止樹脂1
15を形成する。封止樹脂115は液体状態で塗布後、
加熱により硬化させるか、又は、トランスファー成形や
インジョクション成形技術を用いて形成する。これにて
第1回路装置100が形成される。次に、図6に示すよ
うに、駆動用半導体素子111の保護と、電子部品とし
ての取り扱いを可能な状態にするため、上記電子部品1
22、123と同時に第2回路基板116上に半田11
7を用いて、第1回路装置100を接合する。該接合
は、通常用いられる表面実装技術(SMT)を使用す
る。
部材114には、金属部材114の第1面114aから
駆動用半導体素子111の厚み方向111eに突設し金
属にてなる取付用部材114bを設けたことから、該取
付用部材114bを介して駆動用半導体素子111の第
1電極111cと、第2回路基板116との電気的接続
を図ることができ、かつ駆動用半導体素子111を有す
る金属部材114の第2回路基板116への固定を行な
うことができる。したがって、従来必要とした凹コネク
タ23及び凸コネクタ22は不要となることから、第1
回路装置100及び第2回路装置101の小型化を図る
ことができる。又、同時に、駆動用半導体素子111の
第2電極111dと第2回路基板116とを、バンプ1
12を介して電気的接続を図ったことから、従来の金属
線18、金属リード19の使用により生じた浮遊容量に
比して浮遊容量の低減及び抵抗の低減を図ることができ
る。又、バンプ112の接合により、配線抵抗を従来に
比べて低減することができることから、オン抵抗を低減
でき、上記ノイズ低減を図ることもできる。
1の第1電極111cと金属部材114とを接合すると
きに両者を相対的に押圧して半田113内から気泡を除
去するようにしたことから、ボイドが原因で駆動用半導
体素子111が異常過熱するのを防止することができ
る。
で、複数の第1回路装置100が第2回路基板116に
接合された状態を図7に示している。尚、図7では2個
の第1回路装置100を設けた場合であるが、勿論3個
以上の場合も存在し、逆に1個の場合も存在する。この
ように複数の第1回路装置100を設ける場合、各第1
回路装置100の第2回路基板116からの高さH1、
H2の誤差範囲を規定値内にしなければならない。本実
施形態では、金属部材114は、上記取付用部材114
bを有することから、取付用部材114bを例えば切削
することで、各金属部材114間で取付用部材114b
の高さを調整することができる。したがって、上記高さ
H1、H2は、±50μm以内の位置精度を実現するこ
とができる。尚、図7の状態の第2回路基板116を、
放熱部材120に組合せたものが、図1に示す上記第2
回路装置101である。勿論、該第2回路装置101に
おいても、上記第1回路装置100が奏する上述の効果
を得ることができる。
例である第4回路装置103について図8を参照して以
下に説明する。第4回路装置103では、上記第1回路
装置100の変形例である第3回路装置102を有す
る。又、図8に示す符号133は、金属にてなる第1回
路基板である。又、図8では、第2回路基板116には
いわゆる片面実装がなされている。第3回路装置102
は、上記第1回路装置100におけるバンプ112に代
えて金属にてなるスプリング線136を設け、金属部材
114に代えて第2金属部材134を設けている。スプ
リング線136は、上記駆動用半導体素子111と上記
第2回路基板116とを電気的に接続する導体であり、
図示するように第2屈曲部136aを有する。又、図8
に示す第4回路装置103では、スプリング線136の
一端は、第2回路基板116を貫通して第2回路基板1
16に半田付けされる。又、第2金属部材134は、取
付用部材114bを設けていない。又、上記スプリング
線136の上記第2屈曲部136a部分は、封止樹脂1
15による樹脂封止を行なっていない。尚、その他の構
成については、上述した第1回路装置100の構成と同
一である。
は、第2金属部材134が半田117にて第1回路基板
133に接合され、該第1回路基板133は、シリコー
ングリス118を介して放熱部材120上に載置され
る。以上のように構成される第4回路装置103では、
スプリング線136の第2屈曲部136aにて第1回路
基板133を放熱部材120へ押圧することができる。
又、熱ストレスに対してもスプリング線136で吸収す
ることが可能になり、高信頼性を実現する。
は、上記厚み方向111eに沿って配置しており、厚み
方向111eに直交する方向に配置していないので、第
4回路装置103の小型化を図っている。又、駆動用半
導体素子111と第2金属部材134との間に存在する
半田113内から気泡を除去するようにしたことから、
ボイドが原因で駆動用半導体素子111が異常過熱する
のを防止することができる。
8に示す第4回路装置103の変形例であり、スプリン
グ線136−1は、図示するように、第2回路基板11
6を貫通することなく片面に半田付けされている。又、
第2回路基板116には、いわゆる両面実装が施されて
いる。その他の構成は、上述した図8に示す第4回路装
置103の構成に同じである。図9に示す第4回路装置
103−1においても、図8に示す第4回路装置103
と同様の効果を得ることができる。
例である第5回路装置104について図10を参照して
以下に説明する。第5回路装置104は、図16を参照
して説明した駆動装置における構成から凸コネクター2
2及び凹コネクター23を削除し、金属線18に新たに
金属リード139を接続した構成を有する。又、駆動用
半導体素子111と第2金属部材134との半田付け接
合に際しては、上述した、気泡除去動作を実行してい
る。又、図8では、第2回路基板116にはいわゆる片
面実装がなされている。上記金属リード139は、銅に
スズメッキした金属線であり、アルミニウムエッジ接合
されたアルミニウムの金属線18に対して接合され、
又、途中には第1屈曲部139aを設け、金属リード1
39の一端を第2回路基板116に貫通させて半田付け
されている。又、第2回路基板116には、いわゆる両
面実装が施されている。
凸コネクター22及び凹コネクター23を削除し、金属
リード139を第2回路基板116に直接接続したこと
から、装置の小型化を図ることができる。又、金属リー
ド139には、第1屈曲部139aを設けたことから、
熱ストレスを金属リード139で吸収することが可能に
なり、高信頼性を実現する。又、駆動用半導体素子11
1と第2金属部材134との間に存在する半田113内
から気泡を除去するようにしたことから、ボイドが原因
で駆動用半導体素子111が異常過熱するのを防止する
ことができる。
図10に示す第5回路装置104の変形例であり、金属
リード139−1は、図示するように、第2回路基板1
16を貫通することなく片面に半田付けされている。そ
の他の構成は、上述した図10に示す第5回路装置10
4の構成に同じである。このような第5回路装置104
−1においても、図10に示す第5回路装置104と同
様の効果を得ることができる。
の変形例である第6回路装置105について図12を参
照して以下に説明する。当該第6回路装置105では、
第4回路装置103のスプリング線136に代えて金属
ワイヤ141を設けている。該金属ワイヤ141は、電
気スパークにより金線を溶融して形成した金ボール14
0付きの金属ワイヤであり、上記金ボール140を駆動
用半導体素子111等に接合させている。金ボール14
0の上記接合は、ワイヤボンディング工法により、金線
の加熱及び超音波振動により行う。接合後、金属ワイヤ
141は、上記厚み方向111eに引き上げられ、所定
の長さで切断され、金属ワイヤ141が変形しないよう
に封止樹脂115にて封止される。又、金属ワイヤ14
1の一端は、第2回路基板116を貫通して半田付けさ
れる。尚、その他の構成は、上述した図8に示す第4回
路装置103の構成に同じである。
第4回路装置103と同様に、金属ワイヤ141は、厚
み方向111eに延在していることから、第6回路装置
105の小型化を図ることができる。又、駆動用半導体
素子111と第2金属部材134との間に存在する半田
113内から気泡を除去するようにしたことから、ボイ
ドが原因で駆動用半導体素子111が異常過熱するのを
防止することができる。
図12に示す第6回路装置105の変形例であり、金属
ワイヤ141−1は、図示するように、第2回路基板1
16を貫通することなく片面に半田付けされている。
尚、その他の構成は、上述した第6回路装置105の構
成に同じである。図13に示す第6回路装置105−1
においても、図12に示す第6回路装置105と同様の
効果を得ることができる。
の変形例である第7回路装置106について図14を参
照して以下に説明する。当該第7回路装置106では、
例えばアルミニウム線又は銅線にてなる金属ワイヤ14
2を用いている。該金属ワイヤ142は、駆動用半導体
素子111等に対して超音波振動を作用させたウエッジ
ボンディング工法により接合される。接合後、金属ワイ
ヤ142は、上記厚み方向111eに引き上げられ、所
定の長さで切断され、金属ワイヤ142が変形しないよ
うに封止樹脂115にて封止される。又、金属ワイヤ1
42の一端は、第2回路基板116を貫通して半田付け
される。尚、その他の構成は、上述した図8に示す第4
回路装置103の構成に同じである。
第4回路装置103と同様に、金属ワイヤ142は、厚
み方向111eに延在していることから、第7回路装置
106の小型化を図ることができる。又、アルミニウム
や銅を用いることから、金線を使用する場合に比べて安
価に構成することが可能である。又、上述の気泡除去動
作を施していることから、駆動用半導体素子111が異
常過熱されることもない。
図13に示す第7回路装置106の変形例であり、金属
ワイヤ142−1は、図示するように、第2回路基板1
16を貫通することなく片面に半田付けされている。
尚、その他の構成は、上述の第7回路装置106の構成
に同じである。図14に示す第7回路装置106−1に
おいても、図13に示す第7回路装置106と同様の効
果を得ることができる。
電力制御系電子回路装置によれば、半導体素子の他方の
面に第2電極と、上記他方の面側に配置される第2回路
基板とを電気的に直接に接続する金属線を備えたことか
ら、従来の凹コネクタ及び凸コネクタを削除することが
でき当該電力制御系電子回路装置の小型化を図ることが
できる。
上記半導体素子の熱による第1回路基板と第2回路基板
との間の伸縮を吸収することができる。又、上記金属線
を上記半導体素子の厚み方向に延在させることで、さら
に電力制御系電子回路装置の小型化をはかることができ
る。又、上記金属線を上記半導体素子の厚み方向に延在
させるとともに第2屈曲部を設けることで、上記小型化
及び伸縮吸収が達成でき、又、第1回路基板を放熱板へ
押圧することもでき、安定して除熱を行なうことができ
る。
路装置によれば、半導体素子の第2電極にバンプを設
け、さらに、取付用部材を有する金属部材を備えたこと
で、配線ワイヤをなくすことができ、該配線ワイヤに起
因する浮遊インダクタンスや導通抵抗の低減を図ること
ができる。
属部材間の高さ寸法は、上記取付用部材にて調整して均
一化することができる。又、上記金属部材を備えること
で、上記取付用部材にて半導体素子と第2回路基板とを
電気的に直接に接続することができ、従来の凹コネクタ
及び凸コネクタを削除することができ当該電力制御系電
子回路装置の小型化を図ることができる。さらに、放熱
部材を備え上記第2回路基板を支持することで、一つの
放熱部材にて金属部材から安定して放熱を行なうことが
できる。
路装置の製造方法によれば、半導体素子と金属部材との
間に存在する半田内から気泡を削除するように、半導体
素子と金属部材とを相対的に押圧した後、該半田を凝固
させることから、半導体素子から金属部材への熱伝導が
上記気泡により妨げられることはなく、半導体素子の異
常な温度上昇を防止することができる。
子回路装置の第2回路装置の断面図である。
素子を示す図である。
態を示す図である。
材に取り付けた状態を示す図である。
態を示す図である。
り付けた状態を示す断面図である。
た状態を示す断面図である。
子回路装置の第2回路装置の断面図である。
図である。
電子回路装置の第2回路装置の断面図である。
断面図である。
電子回路装置の第2回路装置の断面図である。
断面図である。
電子回路装置の第2回路装置の断面図である。
断面図である。
ある。
…第3回路装置、103…第4回路装置、104…第5
回路装置、105…第6回路装置、106…第7回路装
置、111…半導体素子、111a…一方面、111b
…他方面、111c…第1電極、111d…第2電極、
112…バンプ、114…金属部材、114b…取付用
部材、116…第2回路基板、120…放熱部材、12
0a…支持部材、133…第1回路基板、134…第2
金属部材、136、136−1…スプリング線、136
a…第2屈曲部、139、139−1…金属リード、1
39a…第1屈曲部、141、141−1、142、1
42−1…金属ワイヤ。
Claims (10)
- 【請求項1】 互いに対向する両面(111a、111
b)に電極(111c、111d)を有し駆動電流制御
を行う放熱の必要な半導体素子(111)と、 上記半導体素子の上記両面の内、一方の面(111a)
に存在する第1電極(111c)と金属板(134)を
介して電気的に接続され上記金属板及び上記半導体素子
を載置する第1回路基板(133)と、 上記半導体素子の上記両面の内、他方の面(111b)
側であって上記第1基板に対向して配置され、上記半導
体素子の制御回路を有する第2回路基板(116)と、 上記他方面に存在する第2電極(111d)と上記第2
回路基板とを電気的に直接接続する金属線(136、1
36−1、139、139−1、141、141−1、
142、142−1)と、を備えたことを特徴とする電
力制御系電子回路装置。 - 【請求項2】 上記金属線は、上記半導体素子の放熱に
起因して生じる上記第1回路基板と上記第2回路基板と
の間の伸縮を吸収する第1屈曲部(139a)を有す
る、請求項1記載の電力制御系電子回路装置。 - 【請求項3】 上記第2電極に接合された上記金属線
は、上記半導体素子の厚み方向(111e)に沿って延
在する、請求項1記載の電力制御系電子回路装置。 - 【請求項4】 上記第1回路基板を載置し、かつ上記第
2回路基板を支持する支持部材(120a)を有する放
熱部材(120)をさらに備え、上記支持部材にて上記
第2回路基板を支持した状態にて上記金属線は、上記放
熱に起因して生じる上記第1回路基板と上記第2回路基
板との間の伸縮を吸収するとともに上記第1回路基板を
上記放熱板へ押圧する第2屈曲部(136a)を有す
る、請求項3記載の電力制御系電子回路装置。 - 【請求項5】 互いに対向する両面(111a、111
b)の内、一方の面(111a)に第1電極(111
c)を他方の面(111b)に第2電極(111d)を
有し駆動電流制御を行う放熱の必要な半導体素子(11
1)と、 上記第2電極に形成されるバンプ(112)と、 上記第1電極に対向して配置され上記第1電極と電気的
に接続される第1面(114a)を有する金属部材(1
14)であって、上記半導体素子の厚み方向(111
e)に沿って上記第1面に立設され、上記バンプが形成
された上記半導体素子を上記第1面に載置したとき上記
厚み方向に沿って上記バンプを超える高さを有する金属
にてなる取付用部材(114b)を有する金属部材(1
14)と、を備えたことを特徴とする電力制御系電子回
路装置。 - 【請求項6】 上記取付用部材は、一つの金属部材に対
して3つ以上設けられる、請求項5記載の電力制御系電
子回路装置。 - 【請求項7】 上記他方の面側に配置され、上記バンプ
及び上記取付用部材の先端部(114c)と電気的に接
続されて上記半導体素子の制御回路を有する第2回路基
板(116)をさらに備えた、請求項5又は6記載の電
力制御系電子回路装置。 - 【請求項8】 電気絶縁部材(119)を介して上記金
属部材を載置し上記半導体素子から上記金属部材へ伝導
した熱を放散し、かつ上記第2回路基板を支持する支持
部材(120a)を有する放熱部材(120)をさらに
備えた、請求項7記載の電力制御系電子回路装置。 - 【請求項9】 互いに対向する両面(111a、111
b)の一方の面(111a)に第1電極(111c)を
他方の面(111b)に第2電極(111d)を有し駆
動電流制御を行う放熱の必要な半導体素子(111)
と、 上記第2電極に形成されるバンプ(112)と、 上記第1電極に対向して配置され上記第1電極と電気的
に接続される第1面(114a)を有する金属部材(1
14)であって、上記半導体素子の厚み方向(111
e)に沿って上記第1面に立設され、上記バンプが形成
された上記半導体素子を上記第1面に載置したとき上記
厚み方向に沿って上記バンプを超える高さを有する金属
にてなる取付用部材(114b)を有する金属部材(1
14)と、を備えた電力制御系電子回路装置の製造方法
において、 上記金属部材の上記第1面と上記第1電極とを接触させ
て上記第1面上に上記半導体素子を載置して高温炉内に
て加熱し、 溶融した半田を上記高温炉内にて上記第1面に供給し、 上記第1面と上記第1電極との間に存在する上記溶融半
田内から気泡を排除するように上記半導体素子と上記金
属部材とを相対的に押圧し、 上記押圧状態を維持したまま降温して上記溶融半田を凝
固させ、上記半導体素子と上記金属部材とを接合する、
ことを特徴とする電力制御系電子回路装置の製造方法。 - 【請求項10】 上記他方の面側に配置され上記半導体
素子の制御回路を有する第2回路基板(116)に対し
て、上記バンプ及び上記取付用部材の先端部(114
c)を電気的に接続することをさらに備え、 複数の上記金属部材を上記第2回路基板へ取り付けると
き、上記第2回路基板に対する全ての上記金属部材の高
さが統一されるように、各金属部材間にて上記取付用部
材の高さを調整する、請求項9記載の電力制御系電子回
路装置の製造方法。
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