JP2011066282A - Heat generating device apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発熱デバイス装置に関し、特にパッケージでチップ素子を封止してなるパワーモジュール等の発熱デバイスを備えた発熱デバイス装置に関する。 The present invention relates to a heat generating device device, and more particularly to a heat generating device device provided with a heat generating device such as a power module formed by sealing a chip element with a package.
従来の発熱デバイス装置には、例えば自動車等に搭載され、比較的大きな電力を必要とする電力用トランジスタを含むパワーモジュールを備えたものがある(例えば特許文献1)。 Some conventional heat generating device devices include a power module that is mounted on, for example, an automobile and includes a power transistor that requires relatively large power (for example, Patent Document 1).
この種の発熱デバイス装置は、多層基板からなる回路基板と、この回路基板に搭載される発熱デバイスと、この発熱デバイスに回路基板を介して電気的に接続する外部接続用のコネクタとを備えている。 This type of heat generating device device includes a circuit board composed of a multilayer substrate, a heat generating device mounted on the circuit board, and a connector for external connection that is electrically connected to the heat generating device via the circuit board. Yes.
回路基板は、金属ベース基板に外部接続用のコネクタを介して接続されている。 The circuit board is connected to the metal base board via a connector for external connection.
発熱デバイスは、CPU(Central Processing Unit)等の制御回路を有する電子部品からなり、金属ベース基板に放熱シートを介在させて対向し、回路基板に実装されている。 The heat generating device is composed of an electronic component having a control circuit such as a CPU (Central Processing Unit), and is mounted on the circuit board so as to face the metal base substrate with a heat dissipation sheet interposed therebetween.
外部接続用のコネクタは、発熱デバイスから離間する位置に配置され、かつ金属ベース基板側のコネクタに着脱可能に装着されている。 The connector for external connection is disposed at a position away from the heat generating device, and is detachably attached to the connector on the metal base substrate side.
以上の構成により、発熱デバイスで発生した熱が放熱シートを介して金属ベース基板の一方面側に伝達され、金属ベース基板を経てその他方面側から放散される。 With the above configuration, the heat generated in the heat generating device is transmitted to the one surface side of the metal base substrate via the heat dissipation sheet, and is dissipated from the other surface side through the metal base substrate.
しかし、従来の発熱デバイス装置によると、発熱デバイスとコネクタとが別個の電子部品であるため、部品点数が嵩み、装置全体が大型化するという問題があった。また、発熱デバイス及びコネクタの回路基板に対する組み付けが別々となるため、部品組付時の組付工数が嵩み、部品組付作業を煩雑にするという問題もあった。 However, according to the conventional heat generating device, since the heat generating device and the connector are separate electronic parts, there is a problem that the number of parts increases and the whole apparatus becomes large. Further, since the assembly of the heat generating device and the connector to the circuit board is separate, there is a problem that the number of assembling steps at the time of assembling the components is increased and the assembling operation of the components is complicated.
従って、本発明の目的は、装置全体の小型化及び部品組付作業の簡素化を図ることができる発熱デバイス装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat generating device that can reduce the overall size of the apparatus and simplify the parts assembling work.
本発明は、上記目的を達成するために、(1)〜(3)の発熱デバイス装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides the heat generating device devices (1) to (3).
(1)発熱素子、及び一部を外部に露出させて前記発熱素子と共にパッケージによって封止されたヒートシンクを有する発熱デバイスと、前記発熱デバイスをインサート成形によって一体化し、前記発熱素子に電極端子を介して溶接されたコネクタ端子を有するコネクタハウジングとを備えた発熱デバイス装置。 (1) A heat generating device, a heat generating device having a heat sink that is partially exposed to the outside and sealed with a package together with the heat generating device, and the heat generating device are integrated by insert molding, and an electrode terminal is interposed in the heat generating device And a connector housing having connector terminals welded to each other.
(2)上記(1)に記載の発熱デバイス装置において、前記発熱デバイスは、前記ヒートシンクの外部露出部に溶接された放熱部材を含む。 (2) In the heat generating device device according to (1), the heat generating device includes a heat radiating member welded to an externally exposed portion of the heat sink.
(3)上記(1)に記載の発熱デバイス装置において、前記発熱デバイスは、前記発熱素子が前記電極端子と異なる電極端子を介して回路基板に接続されている。 (3) In the heat generating device device according to (1), the heat generating device includes the heat generating element connected to a circuit board via an electrode terminal different from the electrode terminal.
本発明によると、装置全体の小型化及び部品組付作業の簡素化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the size of the entire apparatus and simplify the part assembling work.
〔実施の形態〕
(発熱デバイス装置の全体構成)
図1は発熱デバイス装置の全体を示す。図2は発熱デバイス装置の背面側を示す。図1に示すように、発熱デバイス装置1は、コネクタ2及び発熱デバイス3を備え、回路基板としてのプリント配線板4(図2に示す)上に実装されている。
Embodiment
(Overall configuration of heat generating device)
FIG. 1 shows the entire heat generating device. FIG. 2 shows the back side of the heat generating device. As shown in FIG. 1, the heat generating device apparatus 1 includes a connector 2 and a heat generating device 3, and is mounted on a printed wiring board 4 (shown in FIG. 2) as a circuit board.
(コネクタ2の構成)
コネクタ2は、図1に示すように、外部接続用のコネクタ端子20,21、及びこれらコネクタ端子20〜22を保持するコネクタハウジング23を有している。
(Configuration of connector 2)
As shown in FIG. 1, the connector 2 includes connector terminals 20 and 21 for external connection and a connector housing 23 that holds the connector terminals 20 to 22.
コネクタ端子20は、発熱デバイス3のコレクタ端子10(後述)に接続するコレクタ端子側接続部20a、及び外部接続端子(図示せず)に係脱可能に接続する外部接続部20bからなり、ハウジング22に一体化されている。コネクタ端子20の材料としては、例えば黄銅,りん青銅等の導電性材料が用いられる。 The connector terminal 20 includes a collector terminal side connection portion 20a connected to a collector terminal 10 (described later) of the heat generating device 3 and an external connection portion 20b detachably connected to an external connection terminal (not shown). Is integrated. As a material of the connector terminal 20, for example, a conductive material such as brass or phosphor bronze is used.
コネクタ端子21は、発熱デバイス3のベース端子11(後述)に接続するベース端子側接続部21a、及び外部接続端子(図示せず)に係脱可能に接続する外部接続部21bからなり、コネクタ端子20に並列してコネクタハウジング23に一体化されている。コネクタ端子21の材料としては、コネクタ端子20の材料と同一の材料が用いられる。 The connector terminal 21 includes a base terminal side connection portion 21a connected to a base terminal 11 (described later) of the heat generating device 3 and an external connection portion 21b detachably connected to an external connection terminal (not shown). 20 is integrated with the connector housing 23 in parallel. As the material of the connector terminal 21, the same material as that of the connector terminal 20 is used.
コネクタ端子22は、発熱デバイス3のエミッタ端子12(後述)に接続するエミッタ端子側接続部22a、及び外部接続端子(図示せず)に係脱可能に接続する外部接続部22bからなり、コネクタ端子20に並列してコネクタハウジング23に一体化されている。 The connector terminal 22 includes an emitter terminal side connection portion 22a connected to an emitter terminal 12 (described later) of the heat generating device 3 and an external connection portion 22b detachably connected to an external connection terminal (not shown). 20 is integrated with the connector housing 23 in parallel.
コネクタハウジング23は、全体が例えばPBT(ポリブチレンテレフタレート)樹脂等のエンジニアリングプラスチックによって形成されている。コネクタハウジング23の一方側には、コネクタ端子20〜2の外部接続部20b〜22bを収容する第1収容空間23aが内部に設けられている。コネクタハウジング23の他方側には、発熱デバイス3を収容する第2収容空間22b、及びこの第2収容空間22bの一部を形成してコネクタ端子10の水平部10b(後述),コネクタ端子21のベース端子側接続部21a,コネクタ端子22のエミッタ端子側接続部22aを載置する端子台23cが設けられている。
The entire connector housing 23 is formed of an engineering plastic such as PBT (polybutylene terephthalate) resin. On one side of the connector housing 23, a
プリント配線板4は、図2に示すように、回路パターン(図示せず)を有する基部材によって形成されている。プリント配線板4の基部材としては、例えばセラミックやエポキシ樹脂等の絶縁性部材が用いられる。 As shown in FIG. 2, the printed wiring board 4 is formed of a base member having a circuit pattern (not shown). As the base member of the printed wiring board 4, for example, an insulating member such as ceramic or epoxy resin is used.
(発熱デバイス3の構成)
図3は発熱デバイスの全体を示す。図4は発熱デバイスの背面側を示す。図5(a)及び(b)は発熱デバイスの要部を示す。図3に示すように、発熱デバイス3は、半導体素子5,ヒートシンク6及び放熱部材7を有する例えばパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor),パワートランジスタなど電力用半導体装置としてのパワーモジュールからなり、コネクタ2及びプリント配線板4(共に図2に示す)に接続され、かつコネクタハウジング23(図1に示す)の第2収容空間23bに収容されている。また、発熱デバイス3は、インサート成形によってコネクタ端子20〜22(図1に示す)と共にコネクタハウジング23に一体化されている。
(Configuration of heat generating device 3)
FIG. 3 shows the entire heat generating device. FIG. 4 shows the back side of the heat generating device. FIGS. 5A and 5B show the main part of the heat generating device. As shown in FIG. 3, the heat generating device 3 includes a power module as a power semiconductor device such as a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) having a semiconductor element 5, a
発熱デバイス3とコネクタハウジング23の一体化は、発熱デバイス3のコレクタ端子10,ベース端子11及びエミッタ端子12にそれぞれコネクタ2のコネクタ端子20〜22(図2に示す)を溶接し、これらを金型内に配置した後、コネクタハウジング形成用の例えばエポキシ樹脂を溶融した状態で注入して固化させることにより行われる。この際、端子等は、その接続箇所が溶接接合であるため、エポキシ樹脂の金型への注入によって溶融することはない。
The heat generating device 3 and the connector housing 23 are integrated by welding the connector terminals 20 to 22 (shown in FIG. 2) of the connector 2 to the collector terminal 10, the base terminal 11 and the
半導体素子5は、図3及び図4に示すように、半導体集積回路(図示せず)を内蔵する発熱素子であり、コレクタ電極導体板8上に搭載され、かつパッケージ9によって封止されている。パッケージ9の材料としては、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を主成分とするモールド材が用いられる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the semiconductor element 5 is a heating element containing a semiconductor integrated circuit (not shown), is mounted on the collector
コレクタ電極導体板8は、複数の半導体素子5を搭載する搭載部8aを有し、パッケージ9によって封止され、全体が例えば黄銅等の銅系金属からなる材料によって形成されている。コレクタ電極導体板8には、外部接続用のコレクタ端子10がその一部を外部に露出させて一体に設けられている。コレクタ端子10の一方側にはベース端子11が、またその他方側にはエミッタ端子12がそれぞれ配置されている。
The collector
コレクタ端子10は、その表面から立ち上がる垂直部10a、及びコネクタハウジング23の端子台23c(図2に示す)に載置される水平部10bを有し、コネクタ端子20のコレクタ端子側接続部20a(図1に示す)に溶接されている。
The collector terminal 10 has a
ベース端子11は、びコネクタハウジング23の端子台23c(図2に示す)に載置され、かつコネクタ端子21のベース端子側接続部21a(図2に示す)に溶接されている。また、ベース端子11は、半導体素子5にアルミニウム(Al)等のボンディングワイヤ13を介して接続されている。
The base terminal 11 is mounted on a
エミッタ端子12は、コネクタハウジング23の端子台23c(図2に示す)に載置され、かつコネクタ端子22のエミッタ端子側接続部22a(図2に示す)に溶接されている。また、エミッタ端子12は、半導体素子5にボンディングワイヤ13を介して接続されている。
The
(ヒートシンク6の構成)
ヒートシンク6は、図3に示すように、放熱部6a及び連結部6bを有し、コレクタ電極導体板8に一体に設けられ、全体が平面略T字状の板部材によって形成されている。ヒートシンク6の厚さは、コレクタ電極導体板8の板厚よりも大きい寸法に設定されている。
(Configuration of heat sink 6)
As shown in FIG. 3, the
放熱部6aは、外縁が放熱部材4に例えばレーザ光によって隅肉溶接されている。これにより、ヒートシンク6と放熱部材7との接合箇所において連続性が得られ、熱抵抗を低減することができる。また、従来のようにはヒートシンク6と放熱部材7との間に放熱グリス等が介在しないため、部品点数を削減することができる。隅肉溶接には例えばCO2レーザやYAGレーザが用いられる。そして、放熱部3aは、複数の半導体素子5からの発熱を受けて放熱するとともに、複数の半導体5からの熱を放熱部材7に伝達するように構成されている。
The outer edge of the
連結部6bは、放熱部6aと同様に放熱機能及び熱伝達機能を有し、一部を外部に露出させてパッケージ9によって封止され、かつ放熱部6aに一体に形成されている。そして、連結部6は、ヒートシンク6をコレクタ電極導体板8に連結するように構成されている。
The connecting
(放熱部材7の構成)
放熱部材7は、図4に示すように、ヒートシンク6の外部露出部としての放熱部6a及び連結部6bの一部を開口面内に位置付ける貫通孔7aを有し、ヒートシンク6の背面に接触して配置され、全体が例えば黄銅等の銅系金属からなる矩形板によって形成されている。また、放熱部材7は、図5(a)及び(b)に示すように、貫通孔7aのヒートシンク側開口周縁に沿ってレーザ光Lを照射し、ヒートシンク6に例えば隅肉溶接されている。これにより、ヒートシンク6と放熱部材7との接合箇所において連続性が得られ、熱抵抗を低減することができる。また、従来のようにはヒートシンク6と放熱部材7との間に放熱グリス等が介在しないため、部品点数を削減することができる。放熱部材7の厚さは、約0,6〜2mmの寸法に設定されている。なお、放熱部材7は、熱伝導経路(図示せず)に接続する構成とすることも可能である。
(Configuration of heat dissipation member 7)
As shown in FIG. 4, the heat dissipating member 7 has a
このように構成された発熱デバイス装置1においては、半導体素子5が使用によって発熱すると、この半導体素子5からの熱がコレクタ電極導体板8を介してヒートシンク6に伝達される。この際、ヒートシンク6に伝達された熱の一部が放熱部6aから、また放熱部6a及び連結部6bから貫通孔4aを介してそれぞれ外部に放熱される。さらには、半導体素子5からの熱がヒートシンク6から放熱部材7に伝達され、放熱部材7から周囲に放熱される。
In the heat generating device apparatus 1 configured as described above, when the semiconductor element 5 generates heat by use, heat from the semiconductor element 5 is transmitted to the
[実施の形態の効果]
以上説明した実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。
[Effect of the embodiment]
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1)ヒートシンク6と放熱部材7との間の熱抵抗を低減して熱伝導性を高めることができる。
(1) The thermal resistance between the
(2)従来のようにはヒートシンク6と放熱部材7との間に放熱グリス等が介在しないため、発熱デバイス3の部品点数を削減することができ、コストの低廉化及びデバイス全体の小型化を図ることができる。
(2) Since no heat dissipating grease or the like is interposed between the
(3)コネクタ2と発熱デバイス3とが一体化されているため、発熱デバイス装置1の部品点数を削減することができ、装置全体の小型化を図ることができる。 (3) Since the connector 2 and the heat generating device 3 are integrated, the number of components of the heat generating device device 1 can be reduced, and the overall size of the device can be reduced.
(4)コネクタ2及び発熱デバイス3のプリント配線板4に対する組み付けが一挙に行えるため、部品組付時の組付工数を削減することができ、部品組付作業の簡素化を図ることができる。 (4) Since the assembly of the connector 2 and the heat generating device 3 to the printed wiring board 4 can be performed at once, the number of assembling steps at the time of assembling the components can be reduced, and the assembling work of the components can be simplified.
以上、本発明の発熱デバイス装置を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。 As mentioned above, although the heat generating device apparatus of this invention was demonstrated based on said embodiment, this invention is not limited to said embodiment, It implements in a various aspect in the range which does not deviate from the summary. For example, the following modifications are possible.
(1)上記実施の形態では、発熱デバイス3がパワーMOSFET,パワートランジスタからなるパワーモジュールである場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等からなる発熱デバイスであってもよい。 (1) Although the case where the heat generating device 3 is a power module including a power MOSFET and a power transistor has been described in the above embodiment, the present invention is not limited thereto, and includes, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). It may be a heat generating device.
(2)上記実施の形態では、放熱部材7の貫通孔7aが単数である場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、複数の貫通孔であってもよく、貫通孔の個数は放熱部材に対するヒートシンクの熱伝達面積や取付強度等を考慮して設定される。
(2) Although the case where the number of the through
1…発熱デバイス装置、2…コネクタ、20…コネクタ端子、20a…コレクタ端子側接続部、20b…外部接続部、21…コネクタ端子、21a…エミッタ端子側接続部、21b…外部接続部、22…コネクタ端子、22a…エミッタ端子側接続部、22b…外部接続部、23…コネクタハウジング、23a…第1収容空間、23b…第2収容空間、23c…端子台、3…発熱デバイス、4…プリント配線板、5…半導体素子、6…ヒートシンク、6a…放熱部、6b…連結部、7…放熱部材、7a…貫通孔、8…コレクタ電極導体板、9…パッケージ、10…コレクタ端子、10a…垂直部、10b…水平部、11…ベース端子、12…エミッタ端子、13…ボンディングワイヤ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Heat generating device apparatus, 2 ... Connector, 20 ... Connector terminal, 20a ... Collector terminal side connection part, 20b ... External connection part, 21 ... Connector terminal, 21a ... Emitter terminal side connection part, 21b ... External connection part, 22 ... Connector terminal, 22a ... Emitter terminal side connection part, 22b ... External connection part, 23 ... Connector housing, 23a ... First accommodation space, 23b ... Second accommodation space, 23c ... Terminal block, 3 ... Heat generating device, 4 ... Print wiring Plate 5,
Claims (3)
前記発熱デバイスをインサート成形によって一体化し、前記発熱素子に電極端子を介して溶接されたコネクタ端子を有するコネクタハウジングと
を備えた発熱デバイス装置。 A heat generating device, and a heat generating device having a heat sink that is partially exposed to the outside and sealed with a package together with the heat generating element;
And a connector housing having a connector terminal integrated with the heat generating device by insert molding and welded to the heat generating element via an electrode terminal.
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Citations (2)
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JP2008098585A (en) * | 2006-10-16 | 2008-04-24 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Semiconductor device and its manufacturing process |
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2009
- 2009-09-18 JP JP2009216841A patent/JP2011066282A/en active Pending
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