JP2019096746A - Electronic equipment - Google Patents

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Abstract

To realize high heat dissipation in electronic equipment mounting a semiconductor module not having ground potential.SOLUTION: In electronic equipment including a semiconductor module 1, a multilayer substrate 2 mounting it, and an enclosure component 3 housing the multilayer substrate 2, an island 101 mounting a semiconductor element 11, out of the semiconductor module 1, is connected with a surface heat transfer body 22 connected thermally and electrically with the enclosure component 3, out of the multilayer substrate 2, via an insulation heat transmission layer 12. With such an arrangement, a heat radiation path for transmitting heat of the semiconductor module 1 to the enclosure component 3 only through a material of high heat conductivity in the multilayer substrate 2 is formed, and electronic equipment of higher heat dissipation than conventional electronic equipment is obtained, while making the semiconductor module 1 electrically independent from the portion of ground potential.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えば自動車等に搭載される電子装置に関する。   The present invention relates to an electronic device mounted on, for example, an automobile or the like.

従来、半導体素子などの発熱体を備える電子装置では、発熱体から生じる熱を効率的に放熱させるための構造が提案されている。例えば、発熱体と、一面側に該発熱体が搭載された回路基板と、該回路基板の他面側に配置されたヒートシンクと、これらを収容する筐体部品とを備え、該回路基板に形成された貫通ビアを介して発熱体の熱をヒートシンクへ放熱する構造の電子装置が挙げられる。ただ、この種の電子装置は、ヒートシンクを備える分だけ部品点数が増加し、回路基板を収容する筐体部品が大型化する構造であるため、近年における電子装置の小型化の要請の観点から好ましくない。   2. Description of the Related Art Conventionally, in an electronic device provided with a heating element such as a semiconductor element, a structure for efficiently radiating heat generated from the heating element has been proposed. For example, a heating element, a circuit board on which the heating element is mounted on one side, a heat sink disposed on the other side of the circuit board, and a housing component for housing these are formed on the circuit board The electronic device of the structure which thermally radiates the heat of a heat generating body to a heat sink via the through-hole vias is mentioned. However, since this type of electronic device has a structure in which the number of parts increases by the amount of heat sinks and the size of the housing parts for accommodating the circuit board is increased, it is preferable from the viewpoint of the demand for smaller electronic devices in recent years. Absent.

そこで、ヒートシンクを備えず、放熱性が高い電子装置が提案されており、このような電子装置としては、例えば特許文献1に記載のものが挙げられる。特許文献1に記載の電子装置は、放熱用電極を有する発熱体と、該発熱体が搭載され、内部に内層伝熱体を有する回路基板と、これらを収容すると共に該内層伝熱体と熱的および電気的に接続された筐体部品とを備える。この電子装置は、回路基板の厚み方向において、放熱用電極と内層伝熱体とが回路基板を構成する絶縁層を隔てて重なる配置とされている。これにより、発熱体から生じる熱が内層伝熱体に伝わった後、これに接続された筐体部品に放熱されることで、ヒートシンクを備えずとも放熱性が高い構造の電子装置となる。   Then, the electronic device which is not equipped with a heat sink and has high heat dissipation is proposed, for example, the thing of patent document 1 is mentioned as such an electronic device. The electronic device described in Patent Document 1 includes a heat generating body having a heat dissipation electrode, a circuit board having the heat generating body mounted therein, and an inner layer heat transfer body therein, and containing the inner layer heat transfer body and heat. And electrically connected housing parts. In this electronic device, in the thickness direction of the circuit board, the heat dissipation electrode and the inner-layer heat transfer body overlap each other with the insulating layer forming the circuit board being separated. As a result, after the heat generated from the heat generating body is transferred to the inner layer heat transfer body, the heat is dissipated to the casing component connected thereto, thereby providing an electronic device having a high heat dissipation property without the heat sink.

特開2008−130684号公報JP 2008-130684 A

ここで、特許文献1に記載の電子装置は、発熱体の放熱用電極がプラス電位とされ、筐体部品および回路基板のうちこれに接続された内層伝熱体がグラウンド電位とされる。そして、内層伝熱体は、他の部品と接続される筐体部品がプラス電位となることを防ぐため、回路基板を構成する絶縁層を介することで、放熱用電極および発熱体と電気的に絶縁されている。このような絶縁層は、例えば、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁性が高く、熱伝導率が小さい樹脂材料により構成される。そのため、発熱体から生じる熱を筐体部品に放熱する際、熱伝導率が小さい樹脂材料を介して内層伝熱体に伝わることとなり、これが回路基板における放熱の律速となってしまう。   Here, in the electronic device described in Patent Document 1, the heat dissipation electrode of the heat generating body is set to a positive potential, and the inner layer heat transfer body connected to the casing component and the circuit board is set to a ground potential. The inner layer heat transfer body electrically connects the heat dissipation electrode and the heat generating body through the insulating layer constituting the circuit board in order to prevent the case parts connected to other parts from becoming a positive potential. It is insulated. Such an insulating layer is made of, for example, a resin material such as glass epoxy resin, which has high insulation and low thermal conductivity. Therefore, when the heat generated from the heat generating body is dissipated to the casing component, the heat is transmitted to the inner layer heat transfer body through the resin material having a small thermal conductivity, and this becomes the rate limiting of the heat dissipation in the circuit board.

つまり、グラウンド電位となる部材と電気的に絶縁された発熱体、例えば整流ダイオードなどの半導体素子を備える電子装置は、発熱体と回路基板のうち筐体部品と電気的に接続された部分とが熱伝導率が小さい絶縁層により隔てられた構造とされる。そのため、回路基板における放熱性が低下してしまう。   That is, in an electronic device provided with a semiconductor element such as a rectifying diode and a heating element electrically insulated from a member having the ground potential, the heating element and a portion of the circuit board electrically connected to the housing component are It is set as the structure separated by the insulating layer with small heat conductivity. Therefore, the heat dissipation in the circuit board is reduced.

回路基板における放熱性を高める方法としては、回路基板のうち発熱体と接続される通電部分の面積を広くし、通電部分と内層伝熱体との熱伝導の効率を上げることや回路基板のうち絶縁層を熱伝導率が大きい材料で構成することなどが挙げられる。   As a method of enhancing the heat dissipation in the circuit board, the area of the conducting part connected to the heat generating member in the circuit board is enlarged to increase the efficiency of heat conduction between the conducting part and the inner layer heat transfer body. The insulating layer may be made of a material having a high thermal conductivity.

しかしながら、前者の方法では、通電部材のパターンが広くなることによって放射ノイズが増加したり、これに伴って回路基板の実装に制約が生じ、実装性が悪化したりすることが懸念される。一方、後者の方法では、絶縁層の材料が限定されてしまい、コストアップの原因となってしまう。   However, in the former method, there is a concern that radiation noise may increase due to the wide pattern of the current-carrying member, and the mounting of the circuit board may be restricted, which may deteriorate the mounting performance. On the other hand, in the latter method, the material of the insulating layer is limited, which causes an increase in cost.

また、回路基板の放熱性を高めない場合、発熱体をより発熱しにくくする、もしくは耐熱性を高めることが考えられるが、この方法では、発熱体の大型化やコストアップが問題となる。   In addition, when the heat dissipation property of the circuit board is not enhanced, it is conceivable to make the heat generating body more difficult to generate heat or to improve heat resistance, but with this method, the size increase and cost increase of the heat generating body become problems.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、グラウンド電位となる部材と電気的に絶縁された発熱体を備えつつも、発熱体から生じる熱が効率良く筐体部品に放熱され、従来よりも放熱性の高い電子装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned point, and the heat generated from the heat generating body is efficiently dissipated to the casing component while being provided with the heat generating body electrically insulated from the member to be the ground potential. An object of the present invention is to provide an electronic device having higher heat dissipation than in the past.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の電子装置は、半導体モジュール(1)と半導体モジュールが搭載される一面を有する多層基板(2)と、多層基板を収容する筐体部品(3)と、を備える。このような構成において、半導体モジュールは、アイランド(101)と、アイランド上に絶縁伝熱層(12)を介して搭載された半導体素子(11)と、を有してなり、多層基板は、絶縁層(20)と、半導体素子と電気的に接続された通電用配線(21)と、絶縁層上のうち一面側に配置された表面伝熱体(22)と、絶縁層内に配置された内層伝熱体(23)と、表面伝熱体と内層伝熱体とを接続するビア(24)と、を有してなり、表面伝熱体は、通電用配線と電気的に絶縁されており、アイランドおよび筐体部品と熱的および電気的に接続されると共に、グラウンド電位とされている。   In order to achieve the above object, an electronic device according to claim 1 comprises a semiconductor module (1) and a multilayer substrate (2) having one surface on which the semiconductor module is mounted, and a housing component (3) for housing the multilayer substrate And. In such a configuration, the semiconductor module includes the island (101) and the semiconductor element (11) mounted on the island via the insulating heat transfer layer (12), and the multilayer substrate is insulated A layer (20), a conducting wire (21) electrically connected to the semiconductor element, a surface heat transfer body (22) disposed on one side of the insulating layer, and a layer disposed in the insulating layer An inner layer heat transfer body (23) and a via (24) connecting the surface heat transfer body and the inner layer heat transfer body are provided, and the surface heat transfer body is electrically insulated from the current-carrying wiring It is electrically and electrically connected to the island and the housing parts, and is at ground potential.

これにより、発熱体である半導体モジュールから生じる熱が絶縁伝熱層を介してアイランドに伝わり、その後、表面伝熱体もしくは内層伝熱体から筐体部品へと放熱される構造の電子装置となる。また、半導体モジュールは、グラウンド電位となるアイランドと熱的に接続されつつも、グラウンド電位となることが防止されている。そのため、半導体素子がグラウンド電位とされることなく、従来よりも放熱性の高い電子装置となる。   As a result, the heat generated from the semiconductor module which is a heat generating member is transferred to the island through the insulating heat transfer layer, and thereafter, it becomes an electronic device having a structure in which the heat is dissipated from the surface heat transfer body or the inner layer heat transfer body . In addition, the semiconductor module is prevented from being at the ground potential while being thermally connected to the island at the ground potential. Therefore, the semiconductor device does not have the ground potential, and the electronic device has higher heat dissipation than in the related art.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。   In addition, the code | symbol in the parenthesis of each said means shows an example of the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

第1実施形態の電子装置を示す断面図である。It is a sectional view showing an electronic device of a 1st embodiment. 第1実施形態における多層基板と発熱体との配置関係を示す平面模式図である。It is a plane schematic diagram which shows the arrangement | positioning relationship between the multilayer substrate in 1st Embodiment, and a heat generating body. 第2実施形態の電子装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the electronic device of 2nd Embodiment. 従来の電子装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional electronic device. 他の実施形態の電子装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the electronic device of other embodiment.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on the drawings. In the following embodiments, parts that are the same as or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.

(第1実施形態)
第1実施形態の電子装置について、図1、図2を参照して述べる。図1では、構成を分かり易くするため、後述する絶縁伝熱層12、通電用配線21や表面伝熱体22などの厚みを誇張して示すと共に、図2中の一点鎖線で示すI−I間に相当する断面を示している。図2では、図1と同様の目的で、断面を示すものではないが、後述する絶縁層20にハッチングを施している。
First Embodiment
The electronic device of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In FIG. 1, in order to make the configuration easy to understand, the thicknesses of the insulating heat transfer layer 12, the conducting wire 21, the surface heat transfer body 22 and the like described later are exaggerated and shown, and I-I shown by a dashed dotted line in FIG. The corresponding cross section is shown. In FIG. 2, for the same purpose as FIG. 1, although the cross section is not shown, the insulating layer 20 described later is hatched.

本実施形態の電子装置は、例えば、自動車などの車両に搭載されるエアバックECU(Electronic Control Unitの略)などの電子装置に適用される。   The electronic device of the present embodiment is applied to an electronic device such as an air bag ECU (abbreviation of Electronic Control Unit) mounted on a vehicle such as a car, for example.

本実施形態の電子装置は、図1に示すように、半導体モジュール1と、多層基板2と、これらを収容する筐体部品3とを備える。   As shown in FIG. 1, the electronic device of the present embodiment includes a semiconductor module 1, a multilayer substrate 2, and a housing part 3 for housing these.

半導体モジュール1は、図1に示すように、リードフレーム10と、半導体素子11と、絶縁伝熱層12と、ワイヤ13と、モールド樹脂14とを備えており、多層基板2上に図示しないはんだなどを介して搭載されている。半導体モジュール1は、図1に示すように、リードフレーム10のうち半導体素子11が搭載された面の反対面がモールド樹脂14から露出した、いわゆるハーフモールド構造とされている。半導体モジュール1は、本実施形態では、整流ダイオードであり、絶縁伝熱層12を用いる点を除き、公知の構成とされている。   As shown in FIG. 1, the semiconductor module 1 includes a lead frame 10, a semiconductor element 11, an insulating heat transfer layer 12, a wire 13, and a mold resin 14, and a solder (not shown) on the multilayer substrate 2. It is mounted via etc. As shown in FIG. 1, the semiconductor module 1 has a so-called half mold structure in which the surface of the lead frame 10 opposite to the surface on which the semiconductor element 11 is mounted is exposed from the mold resin 14. The semiconductor module 1 is a rectifying diode in this embodiment, and has a known configuration except that the insulating heat transfer layer 12 is used.

なお、整流ダイオードとされた半導体モジュール1は、例えば数A程度の電流が流れる部材であり、高周波回路等に用いられるトランジスタなどの半導体部品に比べてその電流値が大きく、その発熱量が大きい。そのため、半導体モジュール1は、主として後述する絶縁伝熱層12および多層基板2を介して筐体部品3から外部へと放熱される構成となるように多層基板2上に搭載されており、正常に作動できる程度の温度に保たれる。   The semiconductor module 1 as a rectifying diode is a member through which a current of, for example, several A flows, and its current value is large and its heat generation amount is large as compared with semiconductor parts such as a transistor used for a high frequency circuit. Therefore, the semiconductor module 1 is mounted on the multilayer substrate 2 so as to be dissipated to the outside from the casing component 3 mainly through the insulating heat transfer layer 12 and the multilayer substrate 2 described later. It is kept at a temperature that can operate.

リードフレーム10は、例えば、図1に示すように、半導体素子11が搭載されるアイランド101と、半導体素子11と電気的に接続されるリード102と、を有してなり、FeやCuなどの金属材料もしくはその合金などにより構成されている。   For example, as shown in FIG. 1, the lead frame 10 includes an island 101 on which the semiconductor element 11 is mounted, and a lead 102 electrically connected to the semiconductor element 11. It is made of a metal material or an alloy thereof.

アイランド101は、その一面上に後述する絶縁伝熱層12を介して半導体素子11が搭載されている。アイランド101は、絶縁伝熱層12により半導体素子11と電気的に絶縁されると共に、半導体素子11から生じる熱が放熱される部位である。アイランド101は、図1に示すように、半導体素子11が搭載された面の反対面がモールド樹脂14から露出しており、この反対面が図示しないはんだなどを介して多層基板2のうち後述する表面伝熱体22に接続されている。   The semiconductor element 11 is mounted on one surface of the island 101 via an insulating heat transfer layer 12 described later. The island 101 is a portion which is electrically insulated from the semiconductor element 11 by the insulating heat transfer layer 12 and from which the heat generated from the semiconductor element 11 is dissipated. As shown in FIG. 1, in the island 101, the surface opposite to the surface on which the semiconductor element 11 is mounted is exposed from the mold resin 14, and this opposite surface will be described later in the multilayer substrate 2 through solder or the like not shown. It is connected to the surface heat transfer body 22.

リード102は、図1に示すように、ワイヤ13を介して半導体素子11に形成された図示しない電極と電気的に接続されている。リード102は、図1に示すように、一部がモールド樹脂14から露出しており、図示しないはんだを介して多層基板2のうち後述する通電用配線21に接続されている。   As shown in FIG. 1, the lead 102 is electrically connected to an electrode (not shown) formed on the semiconductor element 11 through the wire 13. As shown in FIG. 1, a part of the lead 102 is exposed from the mold resin 14, and is connected to a current-carrying wiring 21 of the multilayer substrate 2 via a solder (not shown).

半導体素子11は、例えば、ダイオードとして機能し、主としてSiなどの半導体材料により構成されている。半導体素子11は、例えば通常の半導体プロセスにより形成される。   The semiconductor element 11 functions as, for example, a diode, and is mainly made of a semiconductor material such as Si. The semiconductor element 11 is formed by, for example, a normal semiconductor process.

絶縁伝熱層12は、アイランド101と半導体素子11とを電気的に絶縁すると共に、これらを熱的に接続する部材である。絶縁伝熱層12は、絶縁性および熱伝導性を両立する構成、例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの絶縁性の樹脂材料に、絶縁性が高く、かつ熱伝導率の高い窒化アルミニウムや炭化ケイ素などのフィラーを含有させた構成とされている。   The insulating heat transfer layer 12 is a member that electrically insulates the island 101 and the semiconductor element 11 from each other and thermally connects them. The insulating heat transfer layer 12 has a structure having both insulating properties and thermal conductivity, for example, aluminum nitride or silicon carbide having high insulating properties and high thermal conductivity in insulating resin materials such as epoxy resin and silicone resin. And other fillers.

なお、絶縁伝熱層12は、半導体材料および金属材料との密着しつつ、絶縁性と熱伝導率を両立する構成とされていればよく、上記の例に限られず、任意の材料が用いられてもよい。   The insulating heat transfer layer 12 may be made of any material that is compatible with the semiconductor material and the metal material while having both insulation and thermal conductivity, and is not limited to the above example. May be

ワイヤ13は、例えば、図1に示すように、半導体素子11のうちアイランド101の反対側の面に形成された図示しない電極パッドおよびリード102にワイヤボンディングなどにより接続され、Auなどの電気伝導率の高い金属材料などにより構成される。   For example, as shown in FIG. 1, the wire 13 is connected to an electrode pad and a lead 102 (not shown) formed on the surface of the semiconductor element 11 on the opposite side of the island 101 by wire bonding or the like. Made of high-grade metal material.

モールド樹脂14は、図1に示すように、半導体素子11、リードフレーム10の一部およびワイヤ13を覆っており、例えばエポキシ樹脂などの任意の樹脂材料により構成される。   As shown in FIG. 1, the mold resin 14 covers the semiconductor element 11, a part of the lead frame 10 and the wires 13, and is made of, for example, an arbitrary resin material such as an epoxy resin.

多層基板2は、図1に示すように、絶縁層20と、通電用配線21と、表面伝熱体22と、内層伝熱体23と、ビア24と、裏面伝熱体25とを備え、一面上に半導体モジュール1が搭載されている。多層基板2は、図1に示すように、筐体部品3とボルト33で固定するための貫通孔26が形成されている。多層基板2は、通常の貫通多層基板の形成プロセス、例えば、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂のシートと銅箔などの導電性材料のシートとを交互に重ねてプレス加工することなどにより作製される。   The multilayer substrate 2 includes, as shown in FIG. 1, an insulating layer 20, a conducting wire 21, a surface heat transfer body 22, an inner layer heat transfer body 23, a via 24, and a back surface heat transfer body 25. The semiconductor module 1 is mounted on one side. As shown in FIG. 1, in the multilayer substrate 2, through holes 26 for fixing the housing component 3 and the bolt 33 are formed. The multilayer substrate 2 is manufactured by a process of forming a general through multilayer substrate, for example, alternately stacking and pressing a sheet of insulating resin such as glass epoxy resin and a sheet of conductive material such as copper foil. Ru.

なお、多層基板2は、半導体モジュール1のほか、半導体モジュール1が搭載された一面側に図示しない他の電子部品やその制御回路などが形成されている。これらの他の電子部品等の種類、数量や配置などは、適宜変更されてもよく、任意であるため、ここでは、その詳細な説明を省略する。   In addition to the semiconductor module 1, the multilayer substrate 2 is formed with other electronic components (not shown), its control circuit, and the like on one surface side on which the semiconductor module 1 is mounted. The type, number, arrangement, and the like of these other electronic components may be changed as appropriate, and are arbitrary, and thus the detailed description thereof is omitted here.

絶縁層20は、通常の貫通多層基板の形成プロセスの結果、例えばガラスエポキシ樹脂などの任意の絶縁性樹脂の積層体により構成される。   The insulating layer 20 is made of, for example, a laminate of an arbitrary insulating resin such as a glass epoxy resin as a result of the process of forming a general through multilayer substrate.

通電用配線21は、図1に示すように、絶縁層20の一面20a上に配置されており、リード102と図示しないはんだなどを介して電気的に接続されており、半導体素子11を駆動させるために用いられる。通電用配線21は、図1もしくは図2に示すように、半導体素子11の図示しない陽極と電気的に接続される第1配線211と、半導体素子11の図示しない陰極と電気的に接続される第2配線212とを有してなる。   The conducting wire 21 is disposed on one surface 20 a of the insulating layer 20 as shown in FIG. 1 and is electrically connected to the lead 102 via a solder (not shown) to drive the semiconductor element 11. Used for The conducting wire 21 is electrically connected to a first wire 211 electrically connected to an anode (not shown) of the semiconductor element 11 and a cathode (not shown) of the semiconductor element 11 as shown in FIG. 1 or 2. And a second wiring 212.

第1配線211と第2配線212は、半導体モジュール1と接続された一端側と反対の他端側において、例えば、多層基板2の一面上に搭載された図示しない外部の電源もしくは他の電子部品などと電気的に接続されている。具体的には、配線211、212のうち半導体素子11の陽極と電気的に接続されている配線は、図示しない外部の電源に接続されたリード配線がはんだ付けなどにより接続されている。配線211、212のうち半導体素子11の陰極と電気的に接続されている配線は、多層基板2の一面上に配置された図示しない他の電子部品やその制御回路などと接続されたリード配線がはんだ付けなどにより接続されている。第1配線211および第2配線212は、互いに電気的に独立すると共に、筐体部品3に接続されることでグラウンド電位とされた表面伝熱体22、内層伝熱体23、ビア24および裏面伝熱体25から電気的に独立している。   The first wiring 211 and the second wiring 212 are, for example, an external power supply or other electronic components (not shown) mounted on one surface of the multilayer substrate 2 at the other end opposite to one end connected to the semiconductor module 1 And are electrically connected. Specifically, among the wires 211 and 212, the wires electrically connected to the anode of the semiconductor element 11 are connected by soldering or the like to lead wires connected to an external power supply (not shown). Among the wires 211 and 212, the wires electrically connected to the cathode of the semiconductor element 11 are lead wires (not shown) disposed on one surface of the multilayer substrate 2 and connected to other electronic components and control circuits thereof. It is connected by soldering etc. The first wire 211 and the second wire 212 are electrically independent of each other, and are connected to the housing part 3 to form the surface heat transfer body 22, the inner layer heat transfer body 23, the via 24 and the back surface which are set to the ground potential. It is electrically independent of the heat transfer body 25.

なお、外部の電源に接続される図示しないリード配線は、後述する筐体部品3のうちケース31の内と外とを繋ぐように形成され、ケース31と電気的に絶縁されている。このような接続構造とされることにより、半導体モジュール1は、筐体部品3から電気的に独立しつつ、整流ダイオードとして駆動できる構成とされる。   Note that lead wires (not shown) connected to an external power supply are formed to connect the inside and the outside of the case 31 of the casing components 3 described later, and are electrically insulated from the case 31. With such a connection structure, the semiconductor module 1 can be driven as a rectifying diode while being electrically independent of the housing part 3.

表面伝熱体22は、図1に示すように、絶縁層20の一面20a上に配置されており、図示しないはんだなどを介してアイランド101に接続されると共に、ビア24を介して内層伝熱体23に接続されている。表面伝熱体22は、本実施形態では、例えば図2に示すように、平面視にて通電用配線21を囲む開口部221、およびボルト穴222が形成された略矩形板状とされている。表面伝熱体22は、図1に示すように、筐体部品3を構成するケース31およびカバー32が多層基板2とボルト33により圧接固定されることで、ケース31と当接している。表面伝熱体22は、通電用配線21と電気的に絶縁されると共に、アイランド101、内層伝熱体23および筐体部品3と熱的に接続されている。   The surface heat transfer body 22 is disposed on one surface 20 a of the insulating layer 20 as shown in FIG. 1 and is connected to the island 101 via a solder or the like not shown, and the inner layer heat transfer via the via 24. Connected to the body 23 In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 2, the surface heat transfer body 22 has a substantially rectangular plate shape in which an opening 221 surrounding the conduction wire 21 in plan view and a bolt hole 222 are formed. . As shown in FIG. 1, the surface heat transfer body 22 is in contact with the case 31 by fixing the case 31 and the cover 32 constituting the housing component 3 by pressure contact with the multilayer substrate 2 and the bolt 33. The surface heat transfer body 22 is electrically insulated from the conduction wiring 21 and is thermally connected to the island 101, the inner layer heat transfer body 23 and the housing component 3.

なお、表面伝熱体22は、通電用配線21およびこれと電気的に接続される他の図示しない他の電子部品等から電気的に絶縁されており、この絶縁のために開口部221以外の別の開口部が別途設けられていてもよい。開口部221は、絶縁層20の一面20aに対する法線方向から見て四角形状とされているが、表面伝熱体22が通電用配線21と電気的に絶縁される形状とされていればよく、円形状、楕円形状や他の形状とされてもよい。これは、表面伝熱体22に他の開口部が形成された場合における当該他の開口部についても同様である。   The surface heat transfer body 22 is electrically insulated from the current-carrying wiring 21 and other not-shown other electronic components and the like electrically connected thereto, and the insulation other than the opening 221 is necessary for this insulation. Other openings may be provided separately. The opening 221 has a quadrangular shape as viewed in the normal direction to the one surface 20 a of the insulating layer 20, but it is preferable that the surface heat transfer member 22 be electrically insulated from the conduction wiring 21. It may be circular, oval or other shape. The same applies to the other openings when the surface heat transfer body 22 is formed with the other openings.

内層伝熱体23は、例えば矩形板状とされ、図1に示すように、絶縁層20内に複数形成されている。内層伝熱体23は、本実施形態では、絶縁層20を介して積層され、表面伝熱体22のなす平面に対して平行配置されると共に、ビア24を介して表面伝熱体22および裏面伝熱体25に電気的および熱的に接続されている。内層伝熱体23は、表面伝熱体22に伝わった半導体モジュール1の熱を裏面伝熱体25に伝達すると共に、多層基板2の厚み方向に対して直交する平面方向に拡散し、多層基板2の放熱性を高めるための部材である。内層伝熱体23は、本実施形態では、絶縁層20内に2つ平行配置されているが、その数量が適宜変更されてもよい。   The inner layer heat transfer body 23 is, for example, in a rectangular plate shape, and a plurality of inner layer heat transfer bodies 23 are formed in the insulating layer 20 as shown in FIG. In the present embodiment, the inner-layer heat transfer body 23 is stacked via the insulating layer 20 and disposed in parallel to the plane formed by the surface heat transfer body 22, and the surface heat transfer body 22 and the back surface via the via 24. The heat transfer body 25 is electrically and thermally connected. The inner layer heat transfer body 23 transfers the heat of the semiconductor module 1 transferred to the front surface heat transfer body 22 to the back surface heat transfer body 25 and diffuses in the plane direction orthogonal to the thickness direction of the multilayer substrate 2 It is a member for improving the heat dissipation of 2. The two inner layer heat transfer members 23 are disposed in parallel in the insulating layer 20 in the present embodiment, but the number may be changed as appropriate.

ビア24は、例えば、絶縁層20の一面20aと他面20bとを繋ぐ貫通孔がCuやAgなどの熱および電気の伝導率が高い材料で充填された構成とされる。ビア24は、通常の多層基板などにおいて異なる導体間を熱的および電気的に接続する任意のスルーホールビアの形成手法により形成される。ビア24は、本実施形態では、図1に示すように、少なくとも多層基板2のうちアイランド101の直下に位置する領域(以下「アイランド直下領域」という)に配置される。つまり、ビア24は、少なくともアイランド直下領域において、表面伝熱体22、内層伝熱体23および裏面伝熱体25を熱的および電気的に接続している。   For example, the via 24 has a configuration in which a through hole connecting one surface 20 a of the insulating layer 20 to the other surface 20 b is filled with a material such as Cu or Ag having high thermal and electrical conductivity. The vias 24 are formed by an optional through hole via formation method for thermally and electrically connecting different conductors in a common multilayer substrate or the like. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the vias 24 are disposed at least in a region of the multilayer substrate 2 located immediately below the island 101 (hereinafter referred to as “the region immediately below the island”). That is, the vias 24 thermally and electrically connect the surface heat transfer body 22, the inner layer heat transfer body 23, and the back surface heat transfer body 25 at least in a region immediately below the island.

なお、ビア24は、多層基板2の放熱性向上の観点から、図1に示すように、多層基板2のうち筐体部品3との接続領域付近にも設けられ、表面伝熱体22、内層伝熱体23および裏面伝熱体25を熱的および電気的に接続している。ビア24は、少なくともアイランド直下領域および筐体部品3に接続された表面伝熱体22の直下の領域に配置されていればよく、それ以外の領域については任意の配置とされる。ビア24のうち筐体部品3に接続された表面伝熱体22の直下の領域に配置されるものは、多層基板2の放熱性向上の観点から、筐体部品3に出来るだけ近い位置とされることが好ましい。また、ビア24は、本実施形態では、図1に示す断面において、アイランド直下領域に4個、多層基板2のうち筐体部品3との二カ所の接続領域付近に2個ずつの合計8個設けられているが、筐体部品3との伝熱熱量などに応じて適宜変更される。   In addition, as shown in FIG. 1, the vias 24 are also provided in the vicinity of the connection region with the housing component 3 in the multilayer substrate 2 from the viewpoint of the heat dissipation improvement of the multilayer substrate 2, and the surface heat transfer body 22 and the inner layer The heat transfer body 23 and the back surface heat transfer body 25 are thermally and electrically connected. The vias 24 may be disposed at least in the region directly under the island and the region directly below the surface heat transfer body 22 connected to the housing part 3, and the other regions may be arbitrarily disposed. Of the vias 24, those disposed in the region directly below the surface heat transfer body 22 connected to the housing component 3 are positioned as close as possible to the housing component 3 from the viewpoint of improving the heat dissipation of the multilayer substrate 2. Is preferred. Further, in the present embodiment, in the cross section shown in FIG. 1, a total of eight vias 24 are provided in the region directly under the island and two each in the vicinity of two connection regions with the housing component 3 in the multilayer substrate 2. Although provided, it is suitably changed according to the amount of heat transfer with the housing part 3 or the like.

裏面伝熱体25は、例えば矩形板状とされ、図1に示すように、絶縁層20の他面20b上に配置され、表面伝熱体22と同様に、多層基板2と筐体部品3とがボルト33により保持固定されることで筐体部品3を構成するカバー32と当接している。   The back surface heat transfer body 25 is, for example, in the form of a rectangular plate, and is disposed on the other surface 20 b of the insulating layer 20 as shown in FIG. Are held and fixed by the bolts 33 so as to be in contact with the cover 32 constituting the housing part 3.

なお、通電用配線21、表面伝熱体22、内層伝熱体23および裏面伝熱体25は、例えば、Cuなどの導電性材料により構成される。   The current-carrying wiring 21, the surface heat transfer body 22, the inner layer heat transfer body 23, and the back surface heat transfer body 25 are made of, for example, a conductive material such as Cu.

筐体部品3は、例えば、図1に示すように、多層基板2を収容するものであり、本実施形態では、自動車のボデーなどの外部の部材4と接続されたケース31と、カバー32とを有してなる。   For example, as shown in FIG. 1, the housing part 3 accommodates the multilayer substrate 2, and in the present embodiment, a case 31 connected with an external member 4 such as a car body, and a cover 32. Have.

ケース31は、例えば、Alなどの金属材料やその合金などにより構成されると共に、本実施形態では、図1に示すように、多層基板2のうち半導体モジュール1が搭載された一面側を覆うように配置されている。ケース31は、図1に示すように、ボルト穴311が形成されており、ボルト33により多層基板2に保持固定されることで表面伝熱体22と当接している。ケース31は、多層基板2を介して半導体モジュール1から生じた熱を受け取り、その熱を多層基板2の外部、例えば自動車のボデーなどに放出する冷却部材である。ケース31は、図1に示すように、自動車のボデーなどの外部の部材4と電気的に接続されており、グラウンド電位とされている。ケース31は、多層基板2の一面側を覆うことで、半導体モジュール1への通電で生じる電気的なノイズを遮蔽し、ノイズの外部への放射による悪影響を抑制する役割を果たす。   The case 31 is made of, for example, a metal material such as Al or an alloy thereof, and in the present embodiment, as shown in FIG. 1, one side of the multilayer substrate 2 on which the semiconductor module 1 is mounted is covered. Is located in As illustrated in FIG. 1, bolt holes 311 are formed in the case 31, and the case 31 is in contact with the surface heat transfer body 22 by being held and fixed to the multilayer substrate 2 by the bolts 33. The case 31 is a cooling member that receives the heat generated from the semiconductor module 1 through the multilayer substrate 2 and discharges the heat to the outside of the multilayer substrate 2, for example, the body of an automobile. As shown in FIG. 1, the case 31 is electrically connected to an external member 4 such as a car body, and is set to a ground potential. The case 31 covers the one surface side of the multilayer substrate 2 to shield electrical noise generated by energization of the semiconductor module 1 and to suppress an adverse effect due to radiation of noise to the outside.

カバー32は、本実施形態では、例えば、Alなどの金属材料もしくはその合金などにより構成されており、図1に示すように、多層基板2を挟んでケース31の反対側に配置され、多層基板2の一面と反対の他面側を覆うように配置されている。カバー32は、図1に示すように、ボルト穴321が形成されており、ボルト33によりケース31と共に多層基板2に固定されることで、裏面伝熱体25と当接している。カバー32は、本実施形態では、多層基板2の他面側を覆うことで、ケース31と同様に、半導体モジュール1の通電に起因するノイズの外部放射による悪影響を抑制する役割を果たす。   In the present embodiment, the cover 32 is made of, for example, a metal material such as Al or an alloy thereof, and is disposed on the opposite side of the case 31 across the multilayer substrate 2 as shown in FIG. It is arrange | positioned so that the other side opposite to one side of 2 may be covered. As shown in FIG. 1, the cover 32 is formed with bolt holes 321, and is fixed to the multilayer substrate 2 together with the case 31 by the bolts 33 so as to be in contact with the back surface heat transfer body 25. In the present embodiment, the cover 32 covers the other surface side of the multilayer substrate 2 and plays a role of suppressing an adverse effect of external radiation caused by noise caused by energization of the semiconductor module 1 as in the case 31.

ケース31およびカバー32は、多層基板2のうち半導体モジュール1が搭載された一面に対する法線方向から見て、ボルト穴311、321が同じ位置で重なるように配置され、多層基板2を挟んだ状態でボルト33などにより押圧固定されている。   The case 31 and the cover 32 are arranged such that the bolt holes 311 and 321 overlap at the same position when viewed in the normal direction to one surface of the multilayer substrate 2 on which the semiconductor module 1 is mounted, and sandwich the multilayer substrate 2 Is pressed and fixed by a bolt 33 or the like.

なお、筐体部品3は、多層基板2を収容しつつ、多層基板2と熱的に接続されて、半導体モジュール1から生じる熱を放熱できる構成とされていればよく、上記の例に限られず、その構成や形状等が適宜変更されてもよい。また、筐体部品3と多層基板2との接続構造は、上記の例に限られず、適宜変更されてもよい。   The housing part 3 may be thermally connected to the multilayer substrate 2 while housing the multilayer substrate 2 so that the heat generated from the semiconductor module 1 can be dissipated, without being limited to the above example. The configuration, shape, etc. may be changed as appropriate. Moreover, the connection structure of the housing component 3 and the multilayer substrate 2 is not limited to the above example, and may be appropriately changed.

以上が、本実施形態の電子装置の構成である。つまり、本実施形態の電子装置は、半導体モジュール1から生じた熱が絶縁伝熱層12を介して表面伝熱体22へ伝わり、その後、ビア24を介して内層伝熱体23から筐体部品3へと伝達され、最終的に外部へと放熱される構成とされている。なお、外部の部材4は、本実施形態の電子部品が電気的および熱的に接続されるものであり、例えば、自動車のボデーなどの金属部品であり、Alなどにより構成される。   The above is the configuration of the electronic device of the present embodiment. That is, in the electronic device of this embodiment, the heat generated from the semiconductor module 1 is transferred to the surface heat transfer body 22 through the insulating heat transfer layer 12, and thereafter, the casing component from the inner layer heat transfer body 23 through the via 24. It is transmitted to 3 and finally dissipated to the outside. The external member 4 is used to electrically and thermally connect the electronic component of the present embodiment, and is, for example, a metal component such as a body of an automobile, and is made of Al or the like.

次に、本実施形態の電子装置の製造方法の一例について説明するが、半導体モジュール1において絶縁伝熱層12を用いる点を除けば、任意の方法を採用できるため、ここでは、簡単に説明する。また、多層基板2上に配置される半導体モジュール1以外の電子部品や制御回路の配置等については、任意であるため、本明細書ではその説明を省略する。   Next, although an example of the manufacturing method of the electronic device of this embodiment will be described, an arbitrary method can be adopted except that the insulating heat transfer layer 12 is used in the semiconductor module 1, and therefore, will be briefly described here. . In addition, since the arrangement of the electronic components and the control circuit other than the semiconductor module 1 disposed on the multilayer substrate 2 is arbitrary, the description thereof is omitted in the present specification.

まず、整流ダイオードとして機能する半導体素子11と、アイランド101およびリード102を備えるリードフレーム10と、絶縁伝熱層12を構成する絶縁高熱伝導率材料とを用意する。   First, a semiconductor element 11 functioning as a rectifying diode, a lead frame 10 provided with islands 101 and leads 102, and an insulating high thermal conductivity material constituting the insulating heat transfer layer 12 are prepared.

続けて、アイランド101上に絶縁伝熱層12の材料を例えばディスペンサーで塗布した後、半導体素子11を載せて硬化させる。そして、半導体素子11上に形成された図示しない電極とリード102とをAuなどで構成されるワイヤ13を用いてワイヤボンディングで電気的に接続する。   Subsequently, the material of the insulating heat transfer layer 12 is applied on the island 101 by, for example, a dispenser, and then the semiconductor element 11 is placed and cured. Then, an electrode (not shown) formed on the semiconductor element 11 is electrically connected to the lead 102 by wire bonding using a wire 13 made of Au or the like.

その後、図示しない金型を用意し、ワイヤボンディング後のワークを当該金型内にセットして、エポキシ樹脂などの樹脂材料を当該金型内に流し込んで硬化させることでモールド樹脂14を形成する。このようにして、半導体素子11が絶縁伝熱層12を介してアイランド101上に搭載されると共に、ハーフモールドタイプとされた半導体モジュール1を製造できる。   Thereafter, a mold (not shown) is prepared, the workpiece after wire bonding is set in the mold, and a resin material such as epoxy resin is poured into the mold and cured to form the mold resin 14. Thus, the semiconductor element 11 can be mounted on the island 101 via the insulating heat transfer layer 12, and the semiconductor module 1 of the half mold type can be manufactured.

次いで、通電用配線21、表面伝熱体22、内層伝熱体23、ビア24および裏面伝熱体25を備え、後ほどボルト33が締結される貫通孔26が形成された多層基板2を用意する。この多層基板2上に例えばはんだにより半導体モジュール1を搭載し、通電用配線21とリード102とを電気的に接続すると共に、アイランド101と表面伝熱体22とを熱的および電気的に接続する。   Then, the multilayer substrate 2 is prepared which includes the conducting wire 21, the surface heat transfer body 22, the inner layer heat transfer body 23, the via 24 and the back surface heat transfer body 25 and the through holes 26 to which the bolts 33 are fastened later. . The semiconductor module 1 is mounted on the multilayer substrate 2 by, for example, solder, to electrically connect the conducting wire 21 and the lead 102, and thermally and electrically connect the island 101 and the surface heat transfer body 22. .

続けて、半導体モジュール1が搭載された多層基板2を収容すると共に、ボルト33が締結されるボルト穴311もしくは321が形成されたケース31およびカバー32からなる筐体部品3を用意する。この筐体部品3と多層基板2とをボルト33を締結することで保持固定する。   Subsequently, the multi-layer board 2 on which the semiconductor module 1 is mounted is accommodated, and the case component 3 including the case 31 and the cover 32 in which the bolt holes 311 or 321 to which the bolts 33 are fastened is formed is prepared. The housing part 3 and the multilayer substrate 2 are held and fixed by fastening the bolt 33.

本実施形態の電子装置は、例えば上記のような方法で製造され、外部の部材4に接続されて用いられる。   The electronic device of the present embodiment is manufactured, for example, by the method as described above, and is used by being connected to the external member 4.

次に、本実施形態の電子装置による放熱性の向上について、図1、図2、図4を参照して説明する。   Next, the improvement of the heat dissipation by the electronic device of the present embodiment will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG.

まず、従来の電子装置について図4を参照して簡単に説明する。なお、図4では、図1と同様に、通電用配線21、表面伝熱体22、内層伝熱体23および裏面伝熱体25の厚みを誇張したものを示すと共に、従来の電子装置のうち本実施形態の電子装置における構成要素に相当するものについては、同じ符号を付している。また、図4では、図1に示す断面に相当する部分を示すと共に、本実施形態の電子装置との相違点を分かり易くするため、本実施形態の電子装置と共通する筐体部品3および外部の部材4については省略している。   First, a conventional electronic device will be briefly described with reference to FIG. 4 shows an exaggeration of the thicknesses of the current-carrying wiring 21, the surface heat transfer body 22, the inner layer heat transfer body 23, and the back surface heat transfer body 25 as in FIG. The same reference numerals are given to components equivalent to the components in the electronic device of the present embodiment. Further, in FIG. 4, a portion corresponding to the cross section shown in FIG. 1 is shown, and in order to make the difference with the electronic device of the present embodiment intelligible, the casing part 3 and the exterior common to the electronic device of the present embodiment The member 4 of is omitted.

従来の電子装置は、図4に示すように、半導体モジュール5と、これが搭載された多層基板2とを有してなる。従来の電子装置は、整流ダイオードである半導体モジュール5の熱が多層基板2、筐体部品3、外部の部材4の順に伝わり、外部へと放熱する構成とされている。従来の電子装置は、半導体モジュール5の構造が半導体モジュール1と異なる部分がある点において、本実施形態の電子装置と相違する。以下、その相違点について主に説明する。   The conventional electronic device comprises a semiconductor module 5 and a multilayer substrate 2 on which the semiconductor module 5 is mounted, as shown in FIG. In the conventional electronic device, the heat of the semiconductor module 5 which is a rectifying diode is transmitted to the multilayer substrate 2, the housing part 3 and the external member 4 in this order and dissipated to the outside. The conventional electronic device is different from the electronic device of the present embodiment in that there is a portion where the structure of the semiconductor module 5 is different from that of the semiconductor module 1. The differences will be mainly described below.

半導体モジュール5は、図4に示すように、アイランド101およびリード102を備えるリードフレーム10と、半導体素子11と、はんだ51と、ワイヤ13と、モールド樹脂14とを有してなる。半導体モジュール5は、半導体素子11がはんだ51を介してアイランド101上に搭載されている点、およびアイランド101のうち半導体素子11が搭載された面の反対面がモールド樹脂14により覆われている点が半導体モジュール1と相違する。   As shown in FIG. 4, the semiconductor module 5 includes the lead frame 10 including the island 101 and the leads 102, the semiconductor element 11, the solder 51, the wire 13, and the mold resin 14. In the semiconductor module 5, the semiconductor element 11 is mounted on the island 101 via the solder 51, and the surface of the island 101 opposite to the surface on which the semiconductor element 11 is mounted is covered with the mold resin 14. Is different from the semiconductor module 1.

従来の電子装置は、図4に示すように、整流ダイオードとされた半導体モジュール5が、グラウンド電位とされた表面伝熱体22とモールド樹脂14により隔てられることで、多層基板2のうちグラウンド電位とされた部位と電気的に独立した構成とされている。従来の電子装置は、図4に示すように、半導体モジュール5の熱がアイランド101もしくは通電用配線21から多層基板2の内層伝熱体23に伝わり、その後、筐体部品3から外部の部材4に伝わる構成とされている。   In the conventional electronic device, as shown in FIG. 4, the semiconductor module 5, which is a rectifying diode, is separated by the surface heat transfer body 22 set to the ground potential and the mold resin 14, whereby the ground potential of the multilayer substrate 2 is obtained. It is configured to be electrically independent of the site taken. In the conventional electronic device, as shown in FIG. 4, the heat of the semiconductor module 5 is transmitted from the island 101 or the wiring 21 for current conduction to the inner layer heat transfer body 23 of the multilayer substrate 2, and thereafter the member 4 outside the housing part 3 It is supposed to be transmitted to

しかし、従来の電子装置は、半導体モジュール5の熱が内層伝熱体23に伝わる際、内層伝熱体23よりも熱伝導率の低い樹脂材料により構成されるモールド樹脂14もしくは絶縁層20を必ず介する構造である。言い換えると、従来の電子装置は、これらの熱伝導率が低い部位での伝熱が半導体モジュール1から多層基板2への放熱経路における律速となる構成である。   However, in the conventional electronic device, when the heat of the semiconductor module 5 is transferred to the inner layer heat transfer body 23, the mold resin 14 or the insulating layer 20 formed of a resin material having a thermal conductivity lower than that of the inner layer heat transfer body 23 It is an intervening structure. In other words, the conventional electronic device has a configuration in which the heat transfer at the portion where the thermal conductivity is low is rate-determining in the heat dissipation path from the semiconductor module 1 to the multilayer substrate 2.

なお、モールド樹脂14や絶縁層20を構成する材料、例えば、エポキシ樹脂やガラスエポキシ樹脂は、例えば内層伝熱体23などを構成するCuの熱伝導率(およそ390W/mK)に比べ、その熱伝導率がおよそ0.2〜0.3W/mKと非常に小さい。そのため、熱伝導率が低いこれらの部材での放熱が律速となり、電子装置全体の放熱性低下の原因となる。   The material constituting the mold resin 14 and the insulating layer 20, for example, an epoxy resin or a glass epoxy resin, has a thermal conductivity, for example, as compared with the thermal conductivity (about 390 W / mK) of Cu constituting the inner layer heat transfer body 23 and the like. The conductivity is very small, about 0.2 to 0.3 W / mK. Therefore, the heat dissipation of these members having a low thermal conductivity is rate-limiting, which causes the reduction of the heat dissipation of the entire electronic device.

これに対して、本実施形態の電子装置は、図1に示すように、半導体モジュール1の熱が絶縁性および熱伝導性を両立した絶縁伝熱層12を介して表面伝熱体22に伝わる構成、すなわち上記のモールド樹脂14による放熱の律速がない構成である。本実施形態の電子装置は、その分だけ、多層基板2における放熱性が高まるため、従来の電子装置よりも放熱性が高くなる。   On the other hand, in the electronic device of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the heat of the semiconductor module 1 is transmitted to the surface heat transfer body 22 through the insulating heat transfer layer 12 having both insulation and thermal conductivity. The configuration, that is, the configuration in which there is no rate limitation of heat radiation by the mold resin 14 described above. In the electronic device according to the present embodiment, the heat dissipation in the multilayer substrate 2 is increased by that amount, so the heat dissipation is higher than in the conventional electronic device.

本実施形態によれば、半導体モジュール1が多層基板2のうち筐体部品3と接続されることでグラウンド電位となる部分と絶縁伝熱層12を介して搭載されることで、多層基板2のグラウンド電位部分と熱的に接続されつつも、電気的に独立した構成とされる。これにより、半導体素子11がグラウンド電位とされることなく、半導体モジュール1の熱が熱伝導率の高い材料を介して内層伝熱体23に伝わることにより、従来の電子装置よりも放熱性が高い電子装置となる。   According to the present embodiment, the semiconductor module 1 is mounted via the insulating heat transfer layer 12 and the portion which becomes the ground potential by being connected to the housing component 3 in the multilayer substrate 2. While being thermally connected to the ground potential portion, they are electrically independent. As a result, the heat of the semiconductor module 1 is transmitted to the inner layer heat transfer body 23 through the material with high thermal conductivity without the semiconductor element 11 being set to the ground potential, so that the heat dissipation property is higher than that of the conventional electronic device. It becomes an electronic device.

なお、この種の電子装置に搭載される整流ダイオードの電流値は、従来、およそ2A程度であるが、多層基板2上の他の電子部品や制御回路等の集積化などの近年の要請によりこれよりも大きくされること(例えば3A以上)が要求され得る。電流値が高くなるほど整流ダイオードの発熱量も大きくなるため、その分だけ多層基板における放熱性を高める必要がある。本実施形態の電子装置は、このような場合であっても、多層基板2の配線パターンを放熱を考慮した専用のパターン等に変えることなく、半導体モジュール1の熱が多層基板2へ効率的に伝わる構造となる。   The current value of the rectifier diode mounted in this type of electronic device is conventionally about 2 A, but due to the recent demand for integration of other electronic components, control circuits, etc. on the multilayer substrate 2, etc. It may be required to be larger (e.g. 3A or more). As the current value increases, the amount of heat generated by the rectifying diode also increases, so the heat dissipation in the multilayer substrate needs to be increased accordingly. Even in such a case, the electronic device of the present embodiment efficiently transfers the heat of the semiconductor module 1 to the multilayer substrate 2 without changing the wiring pattern of the multilayer substrate 2 to a dedicated pattern or the like in consideration of heat dissipation. It becomes a structure to be transmitted.

(第2実施形態)
第2実施形態の電子装置について、図3を参照して述べる。図3では、図1と同様に、通電用配線21、表面伝熱体22、内層伝熱体23および裏面伝熱体25の厚みを誇張したものを示すと共に、上記第1実施形態と共通する筐体部品3および外部の部材4については省略している。また、図3では、図1に示す断面に相当する部分を示している。
Second Embodiment
The electronic device of the second embodiment will be described with reference to FIG. Similar to FIG. 1, FIG. 3 shows the exaggeration of the thicknesses of the current-carrying wiring 21, the surface heat transfer body 22, the inner layer heat transfer body 23 and the back surface heat transfer body 25 and is common to the first embodiment. The housing part 3 and the external member 4 are omitted. Further, FIG. 3 shows a portion corresponding to the cross section shown in FIG.

本実施形態の電子装置は、図3に示すように、多層基板2の代わりにビア24に相当する部分を有しない構成とされた多層基板6が用いられている点で、上記第1実施形態の電子装置と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。なお、本実施形態の電子装置のうち上記第1実施形態の電子装置の構成要素に相当するものについては、同じ符号が付されている。   The electronic device according to the present embodiment is, as shown in FIG. 3, the point that the multilayer substrate 6 having a configuration not having a portion corresponding to the via 24 is used instead of the multilayer substrate 2. And electronic devices. In the present embodiment, this difference is mainly described. The same reference numerals are given to components corresponding to the components of the electronic device of the first embodiment among the electronic devices of the present embodiment.

本実施形態の電子装置は、図3に示すように、半導体モジュール1が、ビアを有しない多層基板6上に搭載されている。   In the electronic device of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the semiconductor module 1 is mounted on a multilayer substrate 6 having no via.

半導体モジュール1は、図3に示すように、多層基板6を構成する絶縁層20上に形成された通電用配線21および表面伝熱体22と図示しないはんだにより接続されている。本実施形態では、多層基板6にビアが設けられていないため、半導体素子11の熱が主として絶縁伝熱層12、アイランド101、表面伝熱体22、筐体部品3の順に伝わる構成とされている。   As shown in FIG. 3, the semiconductor module 1 is connected to the current-carrying wiring 21 and the surface heat transfer body 22 formed on the insulating layer 20 constituting the multilayer substrate 6 by solder (not shown). In the present embodiment, since the vias are not provided in the multilayer substrate 6, the heat of the semiconductor element 11 is mainly transmitted in the order of the insulating heat transfer layer 12, the island 101, the surface heat transfer body 22, and the housing component 3 There is.

本実施形態によれば、半導体素子11の熱が、多層基板6においては主として表面伝熱体22を介して筐体部品3に伝わることで、半導体モジュール1がグラウンド電位とされることなく、放熱性の高い電子装置となる。   According to the present embodiment, the heat of the semiconductor element 11 is transmitted to the casing component 3 mainly through the surface heat transfer body 22 in the multilayer substrate 6 so that the semiconductor module 1 is not set to the ground potential, and the heat is dissipated. It becomes a highly electronic device.

(他の実施形態)
なお、上記した各実施形態に示した電子装置は、本発明の電子装置の一例を示したものであり、上記の各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
In addition, the electronic device shown in each above-mentioned embodiment shows an example of the electronic device of this invention, It is not limited to each above-mentioned embodiment, It is in the range described in the claim. It is possible to change as appropriate.

(1)例えば、上記第1実施形態では、表面伝熱体22のうちアイランド101と接続される部分(以下「アイランド接続部」という)が、図2に示すように、表面伝熱体22の他の部分と接続された構成とされた例について説明した。しかし、アイランド接続部は、表面伝熱体22のうち他の部位もしくは内層伝熱体23の少なくとも一方と熱伝導率の高い材料を介して接続されていればよく、当該他の部分と一体化された形状とされていなくてもよい。例えば、アイランド接続部は、絶縁層20の一面20aに対する法線方向から見てアイランド101と同じ平面サイズとされると共に、表面伝熱体22の他の部位から孤立した状態とされていてもよい。この場合、半導体モジュール1の熱がアイランド接続部からビア24を介して内層伝熱体23、筐体部品3へと伝わるため、多層基板2における放熱性を確保することができる。   (1) For example, in the first embodiment, the portion of the surface heat transfer body 22 connected to the island 101 (hereinafter referred to as “island connection portion”) is, as shown in FIG. An example was described in which the configuration was connected to other parts. However, the island connection portion may be connected to at least one of the other portion of the surface heat transfer body 22 or the inner layer heat transfer body 23 through the material having high thermal conductivity, and integrated with the other portion. The shape does not have to be the same. For example, the island connection portion may have the same plane size as the island 101 when viewed in the normal direction to the one surface 20 a of the insulating layer 20 and may be isolated from other portions of the surface heat transfer body 22. . In this case, the heat of the semiconductor module 1 is transmitted from the island connection portion to the inner layer heat transfer body 23 and the casing component 3 through the vias 24, so that the heat dissipation in the multilayer substrate 2 can be secured.

(2)上記第1実施形態では、筐体部品3がケース31およびカバー32により構成され、カバー32が金属材料により構成された例について説明した。しかし、筐体部品3は、多層基板2のうちアイランド101と熱的および電気的に接続された部分と接続されると共に、外部の部材4に接続される金属材料により構成される部材を有してなる構成とされていればよい。そのため、ケース31が金属材料で構成され、かつ外部の部材4と接続される場合には、カバー32は、金属材料と異なる材料、例えば樹脂材料などにより構成されていてもよい。上記の場合、筐体部品3は、カバー32を有しない構成とされていてもよい。   (2) In the first embodiment, the case where the housing part 3 is formed of the case 31 and the cover 32 and the cover 32 is formed of a metal material has been described. However, the housing part 3 has a member made of a metallic material which is connected to a portion of the multilayer substrate 2 which is thermally and electrically connected to the island 101 and connected to the external member 4. It only needs to be configured. Therefore, when the case 31 is made of a metal material and connected to the external member 4, the cover 32 may be made of a material different from the metal material, such as a resin material. In the above case, the housing part 3 may be configured without the cover 32.

また、上記第1実施形態では、筐体部品3のうちケース31が外部の部材4と接続され、かつカバー32が外部の部材4と接続されていない例について説明したが、この接続関係が逆であってもよい。   In the first embodiment, the case 31 of the housing component 3 is connected to the external member 4 and the cover 32 is not connected to the external member 4. However, the connection relationship is reversed. It may be

具体的には、筐体部品3は、ケース31と金属材料により構成されたカバー32とを有してなり、図5に示すように、カバー32が外部の部材4に接続されると共に、ケース31が外部の部材4と接続されていない構成とされてもよい。この場合の電子装置は、半導体モジュール1で生じる熱が表面伝熱体22、ビア24、裏面伝熱体25の順にカバー32に伝わり、カバー32を介して外部の部材4に放熱される構成とされる。なお、この場合、ケース31は、金属材料で構成されてもよいし、金属材料と異なる材料で構成されてもよい。   Specifically, the housing part 3 has a case 31 and a cover 32 made of a metal material, and as shown in FIG. 5, the cover 32 is connected to the external member 4 and the case 31 may not be connected to the external member 4. In the electronic device in this case, the heat generated in the semiconductor module 1 is transmitted to the cover 32 in the order of the surface heat transfer body 22, the via 24, and the back surface heat transfer body 25 and dissipated to the external member 4 through the cover 32. Be done. In this case, the case 31 may be made of a metal material, or may be made of a material different from the metal material.

(3)上記各実施形態では、多層基板2もしくは多層基板6が裏面伝熱体25を備える構成とされた例について説明した。しかし、多層基板2もしくは多層基板6は、少なくとも半導体モジュール1のアイランド101および筐体部品3に接続される表面伝熱体22を備えていればよく、裏面伝熱体25を備えてなくてもよい。   (3) In each of the above embodiments, an example in which the multilayer substrate 2 or the multilayer substrate 6 is configured to include the back surface heat transfer body 25 has been described. However, the multilayer substrate 2 or the multilayer substrate 6 only needs to include the surface heat transfer body 22 connected to at least the island 101 of the semiconductor module 1 and the housing component 3, and does not need to include the back surface heat transfer body 25. Good.

(4)上記第2実施形態では、ビアが形成されていない多層基板6の例について説明したが、多層基板6のうちアイランド101の直下の領域以外にビアが形成されていてもよい。   (4) Although the example of the multilayer substrate 6 in which the via is not formed is described in the second embodiment, the via may be formed in the multilayer substrate 6 other than the region immediately below the island 101.

(5)上記各実施形態では、半導体モジュール1が整流ダイオードとされた例について説明したが、グラウンド電位に接続できない半導体部品、例えばリニアレギュレータ用トランジスタなどとされてもよい。   (5) In each of the above embodiments, an example in which the semiconductor module 1 is a rectifying diode has been described. However, semiconductor components that can not be connected to the ground potential, such as a linear regulator transistor, may be used.

1 半導体モジュール
101 アイランド
11 半導体素子
12 絶縁伝熱層
2 多層基板
20 絶縁層
21 通電用配線
22 表面伝熱体
23 内層伝熱体
3 筐体部品
Reference Signs List 1 semiconductor module 101 island 11 semiconductor element 12 insulating heat transfer layer 2 multilayer substrate 20 insulating layer 21 wiring for current application 22 surface heat transfer body 23 inner layer heat transfer body 3 housing component

Claims (4)

半導体モジュール(1)と
前記半導体モジュールが搭載される一面を有する多層基板(2)と、
前記多層基板を収容する筐体部品(3)と、を備え、
前記半導体モジュールは、アイランド(101)と、前記アイランド上に絶縁伝熱層(12)を介して搭載された半導体素子(11)と、を有してなり、
前記多層基板は、絶縁層(20)と、前記半導体素子と電気的に接続された通電用配線(21)と、前記絶縁層上のうち前記一面側に配置された表面伝熱体(22)と、前記絶縁層内に配置された内層伝熱体(23)と、前記表面伝熱体と前記内層伝熱体とを接続するビア(24)と、を有してなり、
前記表面伝熱体は、前記通電用配線と電気的に絶縁されており、前記アイランドおよび前記筐体部品と熱的および電気的に接続されると共に、グラウンド電位とされている電子装置。
A semiconductor module (1) and a multilayer substrate (2) having one surface on which the semiconductor module is mounted;
And a housing part (3) for housing the multilayer substrate,
The semiconductor module includes an island (101) and a semiconductor element (11) mounted on the island via an insulating heat transfer layer (12).
The multilayer substrate includes an insulating layer (20), a conducting wire (21) electrically connected to the semiconductor element, and a surface heat transfer body (22) disposed on the one surface side of the insulating layer. And an inner layer heat transfer body (23) disposed in the insulating layer, and a via (24) connecting the surface heat transfer body and the inner layer heat transfer body,
The electronic device, wherein the surface heat transfer body is electrically insulated from the current-carrying wiring, is thermally and electrically connected to the island and the housing component, and has a ground potential.
前記ビアは、少なくとも前記多層基板のうち前記アイランドの直下に位置する領域内に配置され、前記表面伝熱体と前記内層伝熱体とを熱的および電気的に接続している請求項1に記載の電子装置。   The said via is arrange | positioned in the area | region located directly under the said island among the said multilayer board | substrates at least, and has connected the said surface heat transfer body and the said inner-layer heat transfer body thermally and electrically. Electronic device as described. 前記筐体部品は、前記多層基板の前記一面側およびその反対の他面側を覆っている請求項1または2に記載の電子装置。   The electronic device according to claim 1, wherein the housing component covers the one surface side of the multilayer substrate and the other surface side opposite to the one surface side. 前記半導体素子は、整流ダイオードである請求項1ないし3のいずれか1つに記載の電子装置。
The electronic device according to any one of claims 1 to 3, wherein the semiconductor device is a rectifying diode.
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