JP2003142645A - 半導体モジュールに内蔵する分流器 - Google Patents

半導体モジュールに内蔵する分流器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の分流器では，大電流使用できるもの
は，放熱のためにサイズが大きくなり，これを半導体モ
ジュールに内蔵させるためには放熱の改善と，取付面積
を縮小することが課題であった。 【解決手段】 分流器の中央部位下面を沈めて，両端部
位下面よりも銅箔厚さと半田厚さの合計寸法だけ下方位
置とするよう屈曲して形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，半導体モジュール
の中に内蔵させて，半導体チップに流れる電流値を検出
して制御するための分流器に関する。
【０００２】
【従来の技術】絶縁板に固着された銅回路に，半導体チ
ップを半田付けした後にエポキシ樹脂などの封止材でモ
ールドされ構成される半導体モジュールがある。図４に
電力制御用の半導体モジュールのブロック図を示す。こ
の図において半導体制御回路４１の通電電流が過大とな
った場合，一定電流以下にコントロールするための制御
信号をつくりだして，該半導体制御回路４１に導くため
に，まず，分流器４２の両端４４，４５の電位差を電流
検出器４３に導き，その電位差を増幅して，制御信号発
生器４０に導いて制御信号を作り，半導体チップによっ
て電力制御するものである。
【０００３】上記のようなモジュールに内蔵されている
従来の分流器４２の構成を図３に示す。絶縁板５０に固
着された銅回路５１に分流器４２の両端４４，４５が半
田５２で固着されている。該分流器４２の両端に発生す
る電位差は分流器のもつ抵抗値によるものであり，その
温度上昇によって該抵抗値の変動が小さい銅・ニッケル
合金のような金属等が分流器の材料として用いられてい
る。この半導体モジュールに内蔵される分流器は，放熱
効果が大きくて大電流の使用に耐えるものが求められて
きた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】大電流の流れる分流器
は，放熱効果を高めるために，分流器全体の寸法すなわ
ち放熱面積を大きくして温度上昇を抑えてきた。一方，
この分流器を半導体モジュールに内蔵させるためには，
半導体モジュール全体の寸法を小さく抑えたい要求から
分流器の占有する面積の極小化が課題であり，占有面積
が小さくて放熱効果の良い分流器の実現が課題であっ
た。また分流器の温度上昇は抵抗値が変化して検出電圧
の精度にも影響していた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】分流器で生じたジュール
熱を放出させるために分流器の表面からの放熱の他に，
分流器を固着している金属ベースに熱伝導によって伝
え，金属ベースの全面から放熱することに着眼した。
【０００６】請求項１に対しては，金属ベースの上面に
熱伝導の良好な電気絶縁層を介して形成した銅回路のラ
ンドに半導体チップ，電流検出器を構成する回路素子を
載置し，固着して，封止材でモールドされた半導体モジ
ュールの中に内蔵される分流器は，上記銅回路のランド
に半田付けされる分流器の両端部下面より下方位置にな
るよう屈曲された中央部下面を有するように金属片で形
成する。該両端部下面が上記銅回路のランドに固着した
状態では，上記金属ベースに電気絶縁層を介して該中央
部下面がバネ作用で強く当接するように形成されてい
る。
【０００７】請求項２に関しては分流器を構成する金属
片の両端部近傍の第１屈曲部位と第８屈曲部位で上方向
へ，第２，第７屈曲部位で水平方向へ，第３，第６屈曲
部位で下方向へ屈曲し，第４，第５屈曲部位で水平方向
へ屈曲して中央部を形成する。該中央部下面は銅回路の
ランドに固着される上記両端部下面より下方位置になる
ように形成される。このように屈曲部位が第１乃至，第
８の８カ所で形成され第２，第３屈曲部位及び第６，第
７屈曲部位ではそれぞれ凸型部を形成する。
【０００８】請求項３に関しては分流器を構成する金属
片の両端部近傍の第１屈曲部位と第６屈曲部位で上方向
へ，第２，第５屈曲部位で下方向へ屈曲し，第３，第４
屈曲部位で水平方向へ屈曲して中央部を形成する。該中
央部下面は銅回路のランドに固着される両端部下面より
下方位置になるように形成される。このように屈曲部位
が第１乃至，第６の６カ所で形成され第２屈曲部位及び
第５屈曲部位ではそれぞれ凸型部を形成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に，本発明による実施の形態
を説明する。図１は，本発明の要部の側面図である。１
は銅・ニッケル合金などの金属片を屈曲して形成された
分流器，２は金属ベース，３は熱伝導性の比較的良好な
例えば窒化アルミニウムのような電気絶縁層，４は銅回
路，５はランド，６は半田付け部分，７は電流検出器へ
導出される銅回路である。上記金属片から成る分流器１
が電気絶縁層３を介して金属ベース２に，その両端で銅
回路のランド５に半田付けされている。該金属片１の下
面は，熱伝導の良い金属ベース２に，絶縁層３を介して
バネ作用で強く当接させている。
【００１０】上記金属片１の中央部下面９は，両端部下
面８より下方になるように屈曲されて形成されている。
このような構成の分流器１は，半導体チップや電流検出
器を構成する回路素子とともに銅回路４のランド５に半
田付けされている。該分流器１の抵抗値によって発生す
るジュール熱は金属ベース２へ熱伝導で伝えられて該金
属ベース全面から放熱される。
【００１１】分流器１の製作順に関して説明すると，結
果として金属片の両端部近傍の第１屈曲部位Ｐ１と第８
屈曲部位Ｐ８で上方向へ，第２，第７屈曲部位Ｐ２，Ｐ
７で水平方向へ，第３，第６屈曲部位Ｐ３，Ｐ６で下方
向へ屈曲し，第４，第５屈曲部位Ｐ４，Ｐ５で水平方向
へ屈曲して中央部を形成する。先ず帯状の金属板を所定
の長さに切断し，該中央部下面９を形成するように上記
第４，第５屈曲部位Ｐ４，Ｐ５が曲げ加工され，次いで
第３，第６屈曲部位Ｐ３，Ｐ６が曲げられ，第２，第７
屈曲部位Ｐ２，Ｐ７を曲げて，第１，第８屈曲部位Ｐ
１，Ｐ８はその下面８が上記中央部下面９より銅回路１
厚さと半田６厚さの合計寸法だけ上方位置になるように
形成される。このように分流器１は屈曲部位が第１乃
至，第８Ｐ１〜Ｐ８の８カ所で形成され第２，第３屈曲
部位Ｐ２，Ｐ３及び第６，第７屈曲部位Ｐ６，Ｐ７で
は，それぞれ凸型部を形成している。この凸型部の形状
は上下左右からの力を吸収して撓むのでバネ性を形成す
る作用を持っている。この両端下面８がランド５に半田
付けされる時，中央部下面９が上面から押圧され金属ベ
ース１に当接した状況下で行われる。半田６が冷却して
固着したとき半田６の厚みが収縮して分流器１が下方に
沈むので中央部下面９がバネ作用で当接圧力を高める方
向に働く。完成寸法の長さＬは高さＨの２倍の寸法だけ
従来よりも短くなるので，占有面積を小型化する課題が
達成された。
【００１２】請求項３に関しては図２に示すように，結
果として金属片の両端部近傍の第１屈曲部位Ｑ１と第６
屈曲部位Ｑ６で上方向へ，第２，第５屈曲部位Ｑ２，Ｑ
５で下方向へ屈曲し，第３，第４屈曲部位Ｑ３，Ｑ４で
水平方向へ屈曲して中央部を形成する。製作順は第３，
第４屈曲部位Ｑ３，Ｑ４が曲げられた後で第２，第５屈
曲部位Ｑ２，Ｑ５が曲げられ，その後第１，第６屈曲部
位Ｑ１，Ｑ６が曲げられて上記と同様に中央部位と両端
部位の水平高さの差を形成する。該中央部下面９は銅回
路４のランド５に固着される両端部下面より銅回路４厚
みと半田６の厚み寸法だけ下方位置になるように形成さ
れる。このように屈曲部位が第１乃至，第６Ｑ１〜Ｑ６
の６カ所で形成され第２屈曲部位Ｑ２及び第５屈曲部位
Ｑ５ではそれぞれ凸型部を形成するし，凸型部は上記と
同様にバネ性を形成し，完成寸法の長さＬを短縮させる
作用をもっている。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば分流器において発生した
熱が，伝導で金属ベースに伝えられ，金属ベースの広い
表面積から放熱されるので占有面積の小さい分流器でも
大電流が流せる。また検出電圧精度の阻害要因である温
度上昇を抑えることができる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施形態を示す分流器の要部構造
の側面図。
【図２】本発明による他の実施形態を示す分流器の要部
構造図の側面図。
【図３】従来の分流器の構成を示す側面図。
【図４】分流器を内蔵する半導体モジュール全体の構成
を示すブロック図。
【符号の説明】
１ 銅・ニッケル合金などの金属片（分流器） ２ 金属ベース ３ 電気絶縁層 ４ 銅回路 ５ ランド ６ 半田付け部分 ７ 電流検出器へ導出される銅回路 ８ 両端部下面 ９ 中央部下面 Ｐ１ 第１屈曲部位 Ｐ２ 第２屈曲部位 Ｐ３ 第３屈曲部位 Ｐ４ 第４屈曲部位 Ｐ５ 第５屈曲部位 Ｐ６ 第６屈曲部位 Ｐ７ 第７屈曲部位 Ｐ８ 第８屈曲部位 Ｑ１ 第１屈曲部位 Ｑ２ 第２屈曲部位 Ｑ３ 第３屈曲部位 Ｑ４ 第４屈曲部位 Ｑ５ 第５屈曲部位 Ｑ６ 第６屈曲部位
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 成治 大阪府大阪市東淀川区西淡路３丁目１番56 号 株式会社三社電機製作所内 Ｆターム(参考） 2G025 AA01 AB04 AC04

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】金属ベースの上面に熱伝導の良好な電気絶
    縁層を介して形成した銅回路のランドに半導体チップ，
    電流検出器を構成する回路素子，および分流器を載置し
    固着して封止材でモールドされた半導体モジュールの中
    に内蔵される分流器において，銅回路のランドに半田付
    けされる分流器の両端部下面より下方位置になるよう屈
    曲された中央部下面を有する金属片から成り，該両端部
    下面が上記銅回路のランドに固着した状態では該中央部
    下面が上記金属ベースに電気絶縁層を介してバネ作用で
    強く接触するように形成されたことを特徴とする半導体
    モジュール内蔵の分流器。
  2. 【請求項２】屈曲部位が第１乃至，第８の８カ所で形成
    され，第４，第５屈曲部位で中央部を形成し，第２，第
    ３屈曲部位及び第６，第７屈曲部位ではそれぞれ力を吸
    収する為の凸型部を形成する請求項１記載の半導体モジ
    ュール内蔵の分流器。
  3. 【請求項３】屈曲部位が第１乃至，第６の６カ所で形成
    され第３，第４屈曲部位で中央部を形成し，第２屈曲部
    位及び第５屈曲部位ではそれぞれ力を吸収する為の凸型
    部を形成する請求項１記載の半導体モジュール内蔵の分
    流器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2015146433A1 (ja) * 2014-03-25 2015-10-01 コーア株式会社 電流検出装置
CN111751590A (zh) * 2020-07-06 2020-10-09 深圳市开步电子有限公司 一种自带散热齿的分流器

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CN111751590B (zh) * 2020-07-06 2021-06-22 深圳市开步电子有限公司 一种自带散热齿的分流器

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