JPH04107959A - 放熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は各種電子機器に利用されるパワー半導体の発熱
を放熱器を通して放熱する放熱装置に関するものである
。

従来の技術 従来各種電子機器に使用されるパワー半導体の発熱を放
熱する手段は、金属性放熱板にパワー半導体をネジ等で
固着して放熱板と半導体を一体化したものを、プリント
基板上に実装して、放熱板の表面積を利用した、放熱構
造が採用されている。

その構成を第５図、第６図に示すように金属放熱板１６
の上にパワー半導体１７の発熱を金属放熱板１６へ効率
良く伝導するためのサーマルグリース２１を塗布した上
に、パワー半導体１７を装着し、締付用ネジ１５であら
かじめ設けであるネジ取付用孔１９へ強く固着するが、
このパワー半導体１７と金属放熱板１６が一体となった
ものを後工程のプリント基板２２へ装着する場合、パワ
ー半導体１７のリード２３をプリント基板２２の挿入孔
２４へ、又金属放熱板１６のプリント基板２２への取付
足２５をプリント基板２２の挿入孔２６へ同時挿入する
必要性から、パワー半導体１７と金属放熱板１６の固着
の寸法精度が要求される。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、このパワー半導体１７を金属放熱板１６
へ固着するためのネジ１５の締付けは、ネジ１５の回転
方向にパワー半導体１７が回転し、パワー半導体１７の
リード２３の所定の位置精度を確保するのに困難であり
、位置精度確保のための様々な組立治具を使用して精度
向上を図っていた。

又、パワー半導体１７の発熱を効率的に金属放熱板１６
へ熱伝導を図るために、金属放熱板１６のパワー半導体
取付面の平面度の確保と熱伝導性の良い高価なサーマル
グリース２１を、金属放熱板１６に塗布していた。

しかし、このサーマルグリース２１も、金属放熱板１６
に比較してかなり高い熱抵抗があるため、金属放熱板１
６の面積増大や、パワー半導体１７の定格も余裕を持た
せた特性の部品を使用していた。

更に従来のパワー半導体１７を金属放熱板１６にネジＩ
５で固着する方法は、パワー半導体１７にネジ通し孔２
７が必要でありその分パワー半導体１７の外径が大きく
なっていた。特に、このパワー半導体１７を組込んだ金
属放熱板１６もその分大きくなり、高さの低い高密度設
計の製品には不向きであった。

本発明はこのような従来の欠点を解決したものであり、
パワー半導体を金属性放熱板への固着に、クリーム半田
を用いたリフロー半田付を採用して、製作が容易で信較
性の高い電子回路装置を徒供しようとするものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、半田付は可能な金
属放熱板にパワー半導体取付面とほぼ同じ形状にした凹
部を設け、その凹部にクリーム半田を塗布し、その上に
パワー半導体装着し、リフロー炉で半田付けを行い、金
属放熱板とパワー半導体の固着を半田で行った構成とす
るものである。

又半田付可能な金属放熱板にパワー半導体の金属放熱面
とほぼ同じ形状にした、半田付面積設け、半田不要部に
半田レヂストマスクを掛けた放熱板表面に、クリーム半
田を塗布し、その上にパワー半導体装着し、リフロー炉
で半田付けを行い、半田の表面張力を応用したパワー半
導体装置固定を行いパワー半導体と金属放熱板を固着す
る構成としたものである。

作用 上記構成とすることにより、簡単な構成でパワー半導体
と金属放熱板との固着が可能となり、しかもその固着の
信転性を大幅番こ向上させることができる。

実施例 以下その実施例について第１図から第４図を用いて説明
する。

銅板や半田メツキ鋼板など半田付は可能な表面加工をし
た金属放熱板１には第１図に示すように、パワー半導体
の外径が収まる寸法で凹部３を形成しである。又金属放
熱板１の端面にはパワー半導体２の位置決めするための
切起しツメ４を設けである。金属放熱板１のパワー半導
体２と半田付接合する面にはクリーム半田５を塗布しで
ある。もちろんパワー半導体２はコム部７が露出した非
絶縁型で、コム部７ば半田付は可能な表面加工を施しで
ある。

この金属放熱板ｌ上にクリーム半田５を塗布した後その
上にパワー半導体２を装着した状態で、クリーム半田５
が溶解する適正温度のリフロー炉又はホントプレートな
どで半田接合し金属放熱板１とパワー半導体２を固着す
るものである。又、第２図の金属放熱板１は、第１図と
同様銅板又は、半田メツキ調板など半田付は可能な表面
であり、パワー半導体２のコム部７が半田接合できるよ
うに、パワー半導体２とほぼ同し形状の半田付部３を除
いて半田溶解時不必要部分までの流れを防止する半田レ
ヂストマスク６を設けである。

この半田接合部３にクリーム半田５を塗布し、しかる後
にパワー半導体２を装着し、その状態でクリーム半田５
が溶解する適正温度のリフロー炉又は、ホットプレート
等でパワー半導体２を金属放熱板１に半田接合させるも
のである。

金属放熱板１上のパワー半導体２の固着位置精度向上は
、後工程のプリント基板への実装時重要項目であるが、
使用例第２図では、金属放熱板１の半田接合面積３をパ
ワー半導体２の露出コム部７の形状とほぼ同し、又は若
干大きくしクリーム半田溶解時半田の表面張力でパワー
半導体２が金属放熱板ｌの半田付面３の内側で固着する
構成になっている。又、第１図、及び第２図に示すクリ
ーム半田５は、後工程のプリント基板への実装時の半田
付条件、パワー半導体２の使用温度などから高温融点の
半田を使用することもある。従来の高温用半田は、Ｓｎ
が９０数％と多いため、機械的強度が弱ヒートサイクル
等により半田クランクが生し易く又、融点も高いため（
２２０°Ｃ前後）、本発明で述べているリフローの量産
工程では実用上使用が難しかった。

本発明で使用のクリーム半田５は、ＳｎとＰｂを約５０
％づつ、それにＡｇ、Ｓｂ　（アンチモン）を数％づつ
含存させた新規材料で、一般の共晶半田より融点が若干
上る程度の従来の高温用に比べて低い融点のクリーム半
田である。

なお第１図、又は第２図の構成で組立てられたパワー半
導体２は第３図に示すように、プリント基板８の部品挿
入孔１１、及び１３へ金属放熱板１の取付足１０．及び
パワー半導体２のリード１２を、それぞれ同時挿入し、
他の電子部品９のプリント基板８への半田付工程と同様
フロー半田付は接合を行う構成になっている。

又、第４図に示すように、電子機器の薄形化を目的に面
実装部品９と同様金属放熱板１及びパワー半導体２は、
実施例の第１図及び第２図の構成で組立てたパワー半導
体２を他の面実装電子部品９と同様に面実装のリード足
１２及び金属放熱板１の取付足１４の構造を持たせであ
る。もちろんプリント基板８は各面実装部品が半田接合
が可能な面実装の銅箔を設けである。

又第４図に示すパワー半導体２は従来放熱板を使用でき
ないいわゆるネジ固定孔が無い面実装品を実装したもの
である。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明によれば、パワー
半導体を金属放熱板に装着する構造が、従来の機械的工
法から、クリーム半田を使用したりフロ一方式の半田接
続を採用したことにより、簡単でしかも低工数で実現で
きることにより、かつ、従来の工法の最大の弱点であっ
た熱抵抗を減少でき機械的固着も信転性のきわめて高い
ものとなり工業的価値の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による放熱装置の実装構成を
示す分解斜視図、第２図は同要部で放熱板に半田レヂス
トマスクを施して半田付接合位置精度を向上させる実装
構成を示す斜視図、第３図。 第４図は同プリント基板の実装構成を示す斜視図、第５
図は従来の放熱板にパワー半導体を実装する構成を示す
斜視図、第６図は同要部の詳細を示す分解斜視図である
。 １・・・・・・放熱板、２・・・・・・パワー半導体、
３・・・・・・半導体装部、４・・・・・・半導体装置
決め切起しツメ、５・・・・・・クリーム半田、６・・
・・・・半田レヂストマスク、７・・・・・・パワー半
導体のコム、８・・・・・・プリント基板、９・・・・
・・電子部品、１０・・・・・・放熱板取付足、ＩＬ　
１３・・・・・・プリント基板孔、１４・・・・・・放
熱板半田付面。 代理人の氏名　弁理士　小鍜治　明　ほか２名Ｍ　ｌ　
図 δ 第２図 第 図 ／ 第 図 ／

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半田付可能な放熱用金属板に、パワー半導体の金
   属放熱面が位置固定可能な凹部を設け、その凹部にクリ
   ーム半田を塗布し、パワー半導体をその上に装着しリフ
   ロー半田付けにてパワー半導体と放熱用金属板を固着し
   た放熱装置。
2. （２）半田付可能な放熱用金属板に、パワー半導体の金
   属放熱面の、半田付可能部分以外に半田レヂストマスク
   を施こし、その半田面にクリーム半田を塗布し、その上
   にパワー半導体を装着してリフロー半田付けにて、半導
   体と放熱用金属板を固着した放熱装置。