JP2021034538A

JP2021034538A - 電子部品放熱構造の製造方法

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Publication number: JP2021034538A
Application number: JP2019152656A
Authority: JP
Inventors: 博典橋本; Hirofumi Hashimoto
Original assignee: Oita Device Tech Co Ltd; OITA DEVICE TECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: Oita Device Tech Co Ltd; OITA DEVICE TECHNOLOGY CO Ltd
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2021-03-01
Anticipated expiration: 2039-08-23
Also published as: JP6770764B1

Abstract

【課題】電子部品の放熱構造の構築に要するコストや労力や時間を低減させるとともに電子部品の放熱構造の小型軽量化を図ること。【解決手段】本発明では、電子部品（４，１８）の放熱を行うための電子部品放熱構造において、電子部品（４，１８）の放熱を行うために形成された放熱部（９，２４）にワイヤ又はリボンの一端をボンディングして放熱フィン（１０，２５）を形成することにした。また、本発明では、前記放熱部（回路パターン９、ベース板24）に前記ワイヤ又はリボンの他端及び中途部もボンディングして中空部（１１）を有する放熱フィン（１０，２５）を形成することにした。さらに、本発明では、前記放熱フィン（１０，２５）に形成した中空部（１１）に冷却用の気体又は液体を流動させることにした。【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品の放熱を行うための電子部品放熱構造に関するものである。

従来より、大電流を流すことができる電子部品や高速で処理を行うことができる電子部品などにおいては、電子部品から発生する熱によって誤作動や故障が生じるおそれがあるために、電子部品の放熱を行う必要がある。

従来においては、電子部品の放熱のために電子部品を実装した基板に放熱用のフィンを取付けている（たとえば、特許文献１参照。）。

この放熱用のフィンは、アルミや鉄などの金属を材料として鋳造や鍛造などによって製造している。

特開２００４−１６５４０６号公報

上記従来の電子部品の放熱では、電子部品とは別に放熱用のフィンを製造する必要があり、また、その放熱用のフィンを電子部品を実装した基板に装着して組み立てる必要がある。

そのため、従来の電子部品の放熱では、放熱用のフィンの製造に要するコストの増加や放熱用のフィンの組立作業に要する労力や時間の増加や電子部品の放熱構造の大型重量化を招いていた。

そこで、請求項１に係る本発明では、電子部品の放熱を行うための電子部品放熱構造において、電子部品の放熱を行うために形成した放熱部にワイヤ又はリボンの一端をボンディングして放熱フィンを形成することにした。

また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記放熱部に前記ワイヤ又はリボンの他端及び中途部もボンディングして中空部を有する放熱フィンを形成することにした。

また、請求項３に係る本発明では、前記請求項２に係る本発明において、前記放熱フィンに形成した中空部に冷却用の気体又は液体を流動させることにした。

そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。

すなわち、本発明では、電子部品の放熱を行うための電子部品放熱構造において、電子部品の放熱を行うために形成した放熱部にワイヤ又はリボンの一端をボンディングして放熱フィンを形成することにしているために、電子部品の放熱構造の構築に要するコストや労力や時間を低減させることができるとともに電子部品の放熱構造の小型軽量化を図ることができる。

特に、放熱部にワイヤ又はリボンの他端及び中途部もボンディングして中空部を有する放熱フィンを形成した場合には、放熱フィンの放熱面積（表面積）を増加させることができ放熱効果を増大させることができる。

また、放熱フィンに形成した中空部に冷却用の気体又は液体を流動させることにした場合には、中空部で放熱を促進させることができより一層放熱効果を増大させることができる。

本発明に係る電子部品放熱構造を示す断面図。同裏側斜視図。水冷又は空冷を用いた電子部品放熱構造を示す断面図。本発明に係る電子部品放熱構造を示す断面図。

以下に、本発明に係る電子部品放熱構造の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、放熱が必要な電子部品としてパワー半導体素子を基板に実装したパワー半導体モジュールについて説明しているが、本発明はこれに限られず、放熱が必要な各種の電子部品を基板に実装したものに適用できる。

図１に示すように、パワー半導体モジュール１は、基板２の上面の回路パターン３にパワー半導体素子（電子部品）４の下面をダイアタッチ材５を用いてダイボンディングで接続するとともに、回路パターン３とパワー半導体素子４の上面とを配線素材６を用いてワイヤーボンディングで接続し、さらに、回路パターン３に端子７を接続し、全ての接続部分を樹脂８で封止している。

このパワー半導体モジュール１では、基板２の上面の回路パターン３にパワー半導体素子４を実装するとともに、パワー半導体素子４の直下方に位置する基板２の下面の回路パターン９を封止した樹脂８から外部に露出させている。

外部に露出させた基板２の下面の回路パターン９には、パワー半導体素子（電子部品）４の放熱を行うために複数の放熱フィン10を間隔をあけて並べて設けている。なお、基板２の下面の回路パターン９は、パワー半導体素子（電子部品）４の放熱を行うために形成された放熱部として機能している。

放熱フィン10は、図１及び図２に示すように、基板２の下面の回路パターン９に薄板金属製のリボンを用いており、リボンの一端（始端）を回路パターン９にボンディングして接続するとともに、リボンを上下に蛇行させながらリボンの中途部を一定間隔をあけて回路パターン９にボンディングして接続し、さらに、リボンの他端（終端）を回路パターン９にボンディングして接続している。

ここで、放熱フィン10は、熱伝導性を有する素材であればよく、薄板金属製のリボンに限られず、細線金属製のワイヤでもよい。

また、放熱フィン10は、少なくとも一端を基板２にボンディングしていればよく、複数のワイヤ又はリボンの一端（上端）を基板２にボンディングして他端（下端）を凸状に垂下させた構造にしてもよく、ワイヤ又はリボンの一端及び他端だけを基板２にボンディングした構造でもよく、ワイヤ又はリボンの一端と中途部と他端を基板２にボンディングした構造でもよい。ワイヤ又はリボンを蛇行させて中途部を基板２にボンディングした場合には、ワイヤ又はリボンの蛇行した部分に基板２との間に隙間を有する複数の中空部11が形成される。なお、ワイヤ又はリボンは、既存のボンディング装置で配線素材６と同様に基板２にボンディングすることができ、ボンディングする位置や基板２との間の間隔を任意に設定することができる。

放熱フィン10を蛇行させて基板２と放熱フィン10との間に中空部11を形成した場合には、放熱フィン10の表面積を広くすることができ、放熱効果を向上させることができる。さらに放熱効果を向上させるために、図３に示すように、中空部11に冷却用の気体や液体などの熱媒体12を流動（通過）させる構造とすることもできる。

ここでは、一方向（図３において前後方向）に伸延する溝状の流路13を形成したベース板14をパワー半導体モジュール１の下部に取付けている。放熱フィン10は、流路13に位置させるとともに、放熱フィン10の伸延方向と流路13の伸延方向とを直交させて放熱フィン10の中空部11が流路13の伸延方向に沿って貫通した状態としている。流路13には、冷却用の気体や液体などの熱媒体12を流動させている。これにより、空冷式又は水冷式の冷却機構を形成することができる。

放熱フィン10は、パワー半導体素子（電子部品）４を実装した基板２に形成した場合に限られず、パワー半導体素子（電子部品）18の放熱を行うために形成された放熱部に形成すればよい。

たとえば、図４に示すパワー半導体モジュール15では、基板16の上面の回路パターン17にパワー半導体素子（電子部品）18の下面をダイアタッチ材19を用いてダイボンディングで接続するとともに、パワー半導体素子18の上面と樹脂パッケージ20に埋設された端子21とを配線素材22を用いてワイヤーボンディングで接続し、さらに、基板16の下面に形成した回路パターン23を樹脂パッケージ20に覆設された金属製のベース板24に接続している。この金属製のベース板24の下面に放熱フィン25を形成している。なお、この場合には、基板16の下面の回路パターン23に接続されたベース板24が、パワー半導体素子（電子部品）18の放熱を行うために形成された放熱部として機能する。

以上に説明したように、上記した電子部品４の放熱を行うための電子部品放熱構造では、放熱部（回路パターン９、ベース板24）にワイヤ又はリボンの一端をボンディングして放熱フィン10,25を形成した構成となっている。

そのため、上記構成の電子部品放熱構造では、従来の鋳造等されたフィンを電子部品に取付ける構造に比べて、電子部品４の放熱構造の構築に要するコストや労力や時間を低減させることができるとともに電子部品４の放熱構造の小型軽量化を図ることができる。

また、上記電子部品放熱構造は、放熱部（回路パターン９、ベース板24）にワイヤ又はリボンの他端及び中途部もボンディングして中空部11を有する放熱フィン10,25を形成した構成となっている。

そのため、上記構成の電子部品放熱構造では、放熱フィン10,25の剥離を防止することができるとともに、放熱フィン10,25の放熱面積（表面積）を増加させることができ放熱効果を増大させることができる。

また、上記電子部品放熱構造は、放熱フィン10,25に形成した中空部11に冷却用の気体又は液体を流動させる構成となっている。

そのため、上記電子部品放熱構造では、中空部11で放熱を促進させることができより一層放熱効果を増大させることができる。

1,15 パワー半導体モジュール 2,16 基板
3,17 回路パターン 4,18 パワー半導体素子
5,19 ダイアタッチ材 6,22 配線素材
7,21 端子８樹脂
9,23 回路パターン 10,25 放熱フィン
11 中空部 12 熱媒体
13 流路 14 ベース板
20 樹脂パッケージ 24 ベース板

そこで、請求項１に係る本発明では、電子部品の放熱を行うための電子部品放熱構造の製造方法において、電子部品の放熱を行うために形成した放熱部に細線金属製のワイヤ又は薄板金属製のリボンの一端をボンディングした後に、ワイヤ又はリボンを上下に蛇行させながらワイヤ又はリボンの中途部を放熱部にボンディングし、さらに、ワイヤ又はリボンの他端を放熱部にボンディングして放熱フィンを形成することにした。

また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記放熱フィンの伸延方向と、冷却用の気体又は液体を流動させるためにベース板に形成した流路の伸延方向とを直交させた状態で、ベース板に電子部品を取付けることにした。

Claims

電子部品の放熱を行うための電子部品放熱構造において、
電子部品の放熱を行うために形成した放熱部にワイヤ又はリボンの一端をボンディングして放熱フィンを形成したことを特徴とする電子部品放熱構造。
前記放熱部に前記ワイヤ又はリボンの他端及び中途部もボンディングして中空部を有する放熱フィンを形成したことを特徴とする請求項１に記載の電子部品放熱構造。
前記放熱フィンに形成した中空部に冷却用の気体又は液体を流動させることを特徴とする請求項２に記載の電子部品放熱構造。