JP2680766B2 - ヒートシンク、ヒートシンクの製造方法及び混成集積回路 - Google Patents
ヒートシンク、ヒートシンクの製造方法及び混成集積回路Info
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Description
固着されるヒートシンク、ヒートシンクの製造方法及び
パワートランジスタが搭載される混成集積回路の改良に
関する。
く、銅材等の熱伝導性の良好な金属片が用いられ、その
上面にパワートランジスタ等のパワー半導体素子(4
0)が固着され、そのパワー半導体素子(40)はヒー
トシンク(30)上に塗布されたエポキシ樹脂等の封止
樹脂層(50)によって被覆保護される。
熱伝導性の優れた混成集積回路基板(31)上に搭載固
着され、所望機能を有した混成集積回路として種々の分
野で用いられている。かかる、ヒートシンクを搭載した
混成集積回路はテレビ、ラジオ、ステレオ等の比較的良
好な使用環境を有する電子機器では十分な封止と評価さ
れていた。しかしながら自動車の電装部品等の如く極め
て使用環境の悪いものにおいては十分な封止構造とは言
えず、特に電力を消費するパワートランジスタの劣化が
極めて問題となっていた。即ち、例えば−40℃〜15
0℃という厳しい条件のヒートサイクルの結果、封止樹
脂層(50)が伸縮をくり返し、封止樹脂層(50)に
クラックが発生し、クラックから入る酸素により半田酸
化が起こり、パワートランジスタ(40)とヒートシン
ク(30)との熱抵抗が増大してパワートランジスタ
(40)が二次破壊される問題があった。
ヒートシンク(40)の上面の周辺領域に逆テーパー面
を有する溝(60)を設ける構造のヒートシンクを提案
した。かかるヒートシンク(40)によれば、ヒートサ
イクル時に封止樹脂層(50)が伸縮したとしても、溝
(60)によって封止樹脂層(50)の伸縮が抑制さ
れ、上述した問題を解決することができる(特願昭59
−71653号参照)。
を有する溝を設けたヒートシンクでは、封止樹脂層のヒ
ートサイクルによる伸縮によるパワー半導体素子への悪
影響を防止することができる。しかしながら、このよう
なヒートシンクのパワー半導体素子が半田固着される表
面は、湾曲状にくぼむように形成されるために(プレス
時にプレス金型と銅材との間に油が介在されるため)、
ヒートシンクとパワー半導体素子との半田固着領域で半
田ボイドが発生し熱伝導性が悪くなるという問題があ
る。
目的を達成するため、この発明に係わるヒートシンク
は、パワー半導体素子が固着されるヒートシンクであっ
て、前記ヒートシンクの上面の周辺に逆テーパー面を有
する溝が設けられ、前記溝で囲まれた内領域の中央部へ
向って湾曲状に形成されていることを特徴としている。
造方法は、平板状のヒートシンクを用意し、前記ヒート
シンクの一部を山型形状の一部に有するプレス台上に配
置し、そのヒートシンクの上面に凸型の突出部を有した
プレス金型を当接させ、前記ヒートシンク上面に溝とそ
の溝で囲まれた領域の一部に湾曲部とを同時形成し、前
記溝及び湾曲部を形成したヒートシンクを平状のプレス
台に配置し、凸型の突出部を有したプレス金型の突出部
を前記溝の内側端部に当接しV溝を形成して逆テーパー
面を有した溝及び湾曲部を形成することを特徴としてい
る。
絶縁基板上にヒートシンクを介して固着したパワートラ
ンジスタを具備する混成集積回路において、前記ヒート
シンクは前記パワートランジスタより若干大きめに形成
され且つその主面となる周辺に逆テーパー面を有する溝
と、その溝に囲まれた領域を湾曲部形状に形成され、前
記湾曲部の略中央部にパワートランジスタが半田層を介
して固着され、前記ヒートシンク上に塗布された封止用
樹脂で前記パワートランジスタを封止保護したことを特
徴としている。
は、パワー半導体素子をヒートシンク上に半田固着する
際に従来発生していた半田ボイドを防止できかつ、ヒー
トサイクル時の樹脂伸縮によるパワー半導体素子への影
響を防止することができる。
の製造方法においては、ヒートシンク上面に逆テーパー
面を有する溝と半田ボイド発生を防止するための湾曲部
とを同一工程で形成することができ工程数を増加させる
ことなく従来の装置をそのまま使用することができる。
更に、以上の様に構成される混成集積回路においては、
パワートランジスタが固着されるヒートシンク上面に湾
曲部が形成されているために、パワートランジスタを半
田固着する場合に半田ボイドの発生を防止することがで
きる。その結果、パワートランジスタの発熱を効率よく
ヒートシンクに伝導でき放熱効果を最大限発揮したパワ
ー混成集積回路を提供することができる。
いて、本発明を説明する。本発明のヒートシンク(A)
は図6に示す如く、その上面の周辺部に逆テーパー面を
有した溝(1)と、その溝(1)に囲まれた領域内の略
中央へ向って湾曲となる湾曲部(2)とを具備してい
る。
を用いて本発明のヒートシンクの製造方法を説明する。
先ず、図1に示す如く、銅材等の伝導性の優れた金属材
よりなる、例えば長さ数十cm、幅25mm〜30m
m、厚さ25mm〜30mmの平板状のヒートシンク
(A)を準備する。かかる平板状のヒートシンク(A)
をプレス金型(3)とプレス台(4)との間に搬送配置
する。プレス金型(3)の表面には高さ0.2〜0.7
mmの逆台形状の突出部(3A)が形成され、一方、プ
レス台(4)の表面は高さ1〜2mm程度の山型状の凸
部(4A)が形成されている。
(3)を降下させ、プレス圧力例えば40〜90t/c
m2の圧力を加えてヒートシンク(A)の上面に幅約
0.5m、深さ0.3mmを有する逆台形状の溝(1
A)を形成する。この際、プレス台(4)には上述した
ように凸部(4A)が形成されているために、溝(1
A)で囲まれたヒートシンク(A)上面は湾曲部(2)
が形成されることになる。即ち、溝(1A)と湾曲部
(2)とは同一のプレス工程で形成される。この湾曲部
(2)の曲率半径は、後述するチップサイズあるいはヒ
ートシンクの大きさにより異なるが、例えば、R=70
0〜2000mm程度の範囲内が好ましい。
レス工程に搬送する。この工程で用いられるプレス金型
(5)の表面にはピラミッド型の突出部(5A)が形成
され、ヒートシンク(A)が配置されるプレス台(6)
の表面は平状に形成される。次に、図4に示す如く、ピ
ラミッド型の突出部(5A)を有するプレス金型(5)
を降下し、溝(1A)の内側端部に近接するようにV溝
(1B)をプレス形成する。この際、溝(1A)の内側
斜面は外側に押し出されて逆テーパー面が形成される。
した溝(1C)及び湾曲部(2)を形成したヒートシン
ク(A)を次工程のプレス工程に搬送し、プレス打抜を
行い図6に示す如く、ヒートシンク(A)を形成する。
図1から図5で示した工程は、図中から明らかでない
が、連続して行われる。更に述べると、同一のプレス装
置内に複数のプレス金型が用意され、連続的にヒートシ
ンクが製造されることになる。
上には半田層を介してパワー半導体素子を固着し混成集
積回路上に組込まれる。図7に示す如く、混成集積回路
はセラミックスあるいは表面を陽極酸化したアルミニウ
ム等の絶縁基板(11)と、この基板(11)上に任意
の形状に設けた銅箔よりなる導電路(12)と、導電路
(12)上に半田(13)で固着された逆テーパー面を
有した溝(1C)と湾曲部(2)とを備えたヒートシン
ク(A)と、ヒートシンク(A)上に固着したパワート
ランジスタ(14)と、パワートランジスタ(14)を
保護する封止樹脂層(15)とから構成される。
ク(A)の溝(1C)の内側に形成された湾曲部(2)
の略中央部領域で半田プリフォーム材等の半田箔を用い
て固着される。その結果、半田箔が溶解した際、ヒート
シンク(A)上面が湾曲状になっているため、解けた半
田がいったんパワートランジスタ(14)が搭載された
湾曲状の中央部へセリ上り、パワートランジスタ(1
4)の周辺へ流れだす。この際、半田中に含まれる酸化
物等のゴミ及びガス等の不純物を固着領域周辺部へ押し
出す。
ヒートシンクは、パワー半導体素子が固着されるヒート
シンクであって、前記ヒートシンクの上面の周辺に逆テ
ーパー面を有する溝が設けられ、前記溝で囲まれた内領
域の中央部へ向って湾曲状に形成されていることを特徴
としている。
造方法は、平板状のヒートシンクを用意し、前記ヒート
シンクの一部を山型形状の一部に有するプレス台上に配
置し、そのヒートシンクの上面に凸型の突出部を有した
プレス金型を当接させ、前記ヒートシンク上面に溝とそ
の溝で囲まれた領域の一部に湾曲部とを同時形成し、前
記溝及び湾曲部を形成したヒートシンクを平状のプレス
台に配置し、凸型の突出部を有したプレス金型の突出部
を前記溝の内側端部に当接しV溝を形成して逆テーパー
面を有した溝及び湾曲部を形成することを特徴としてい
る。
絶縁基板上にヒートシンクを介して固着したパワートラ
ンジスタを具備する混成集積回路において、前記ヒート
シンクは前記パワートランジスタより若干大きめに形成
され且つその主面となる周辺に逆テーパー面を有する溝
と、その溝に囲まれた領域を湾曲部形状に形成され、前
記湾曲部の略中央部にパワートランジスタが半田層を介
して固着され、前記ヒートシンク上に塗布された封止用
樹脂で前記パワートランジスタを封止保護したことを特
徴としている。
パワー半導体素子をヒートシンク上に半田固着する際に
従来発生していた半田ボイドを防止できかつ、ヒートサ
イクル時の樹脂伸縮によるパワー半導体素子への悪影響
を防止することができる。第2に、ヒートシンク上面に
逆テーパー面を有する溝と半田ボイド発生を防止するた
めの湾曲部とを同一工程で形成することができ工程数を
増加させることなく従来の装置をそのまま使用すること
ができる。
ヒートシンク上面に湾曲部が形成されているために、パ
ワートランジスタを半田固着する場合に半田ボイドの発
生を防止することができる。その結果、パワートランジ
スタの発熱を効率よくヒートシンクに伝導でき放熱効果
を最大限発揮したパワー混成集積回路を提供することが
できる。
Claims (3)
- 【請求項1】 パワー半導体素子が固着されるヒートシ
ンクであって、前記ヒートシンクの上面の周辺に逆テー
パー面を有する溝が設けられ、前記溝で囲まれた内領域
の中央部へ向って湾曲状に形成されていることを特徴と
するヒートシンク。 - 【請求項2】 平板状のヒートシンクを用意し、前記ヒ
ートシンクの一部を山型形状の一部に有するプレス台上
に配置し、そのヒートシンク材料の上面に凸型の突出部
を有したプレス金型を当接させ、前記ヒートシンク上面
に溝とその溝で囲まれた領域の一部に湾曲部とを同時形
成し、前記溝及び湾曲部を形成したヒートシンクを平状
のプレス台に配置し、凸型の突出部を有したプレス金型
の突出部を前記溝の内側端部に当接しV溝を形成して逆
テーパー面を有した溝及び湾曲部を形成することを特徴
とするヒートシンクの製造方法。 - 【請求項3】 絶縁基板上にヒートシンクを介して固着
したパワートランジスタを具備する混成集積回路におい
て、前記ヒートシンクは前記パワートランジスタより若
干大きめに形成され且つその主面となる周辺に逆テーパ
ー面を有する溝と、その溝に囲まれた領域を湾曲部形状
に形成され、前記湾曲部の略中央部にパワートランジス
タが半田層を介して固着され、前記ヒートシンク上に塗
布された封止用樹脂で前記パワートランジスタを封止保
護したことを特徴とする混成集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4013138A JP2680766B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | ヒートシンク、ヒートシンクの製造方法及び混成集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4013138A JP2680766B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | ヒートシンク、ヒートシンクの製造方法及び混成集積回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05206340A JPH05206340A (ja) | 1993-08-13 |
JP2680766B2 true JP2680766B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=11824805
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4013138A Expired - Lifetime JP2680766B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | ヒートシンク、ヒートシンクの製造方法及び混成集積回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2680766B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7319591B2 (en) | 2005-05-26 | 2008-01-15 | International Business Machines Corporation | Optimized thermally conductive plate and attachment method for enhanced thermal performance and reliability of flip chip organic packages |
-
1992
- 1992-01-28 JP JP4013138A patent/JP2680766B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05206340A (ja) | 1993-08-13 |
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