JPH07122868A - 放熱装置 - Google Patents
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- JPH07122868A JPH07122868A JP5268985A JP26898593A JPH07122868A JP H07122868 A JPH07122868 A JP H07122868A JP 5268985 A JP5268985 A JP 5268985A JP 26898593 A JP26898593 A JP 26898593A JP H07122868 A JPH07122868 A JP H07122868A
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 放熱性に優れ、且つ熱衝撃試験時にも不良の
発生しない放熱装置を提供する。 【構成】 ＦＥＴトランジスタなどの大電力用の半導体
素子５３を搭載した絶縁配線基板１１とヒートシンクベ
ース１８の接合面を半田１７を用い熱的に結合する。ヒ
ートシンクベース１８と結合される絶縁配線基板１１の
結合面の対向する二辺に凸部１６ａ，１６ｂを形成し、
半田１７の厚みを所定分だけ確保する。
発生しない放熱装置を提供する。 【構成】 ＦＥＴトランジスタなどの大電力用の半導体
素子５３を搭載した絶縁配線基板１１とヒートシンクベ
ース１８の接合面を半田１７を用い熱的に結合する。ヒ
ートシンクベース１８と結合される絶縁配線基板１１の
結合面の対向する二辺に凸部１６ａ，１６ｂを形成し、
半田１７の厚みを所定分だけ確保する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、絶縁配線基板の搭載
された放熱装置に関する。
された放熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＦＥＴトランジスタなどの大電力用の半
導体素子は、動作時に非常に高温となることから、いか
に効率よく放熱させるかが重要な課題である。近年にお
いては、窒化アルミなどの熱伝導性の良好な絶縁基板上
に直接、半導体素子を実装し、さらに絶縁基板をヒート
シンクに搭載するような構造がとられるようになってき
た。 図５は従来の放熱装置の構造断面図を示したもの
である。５１は窒化アルミなどの絶縁基板であり、この
絶縁基板５１上には銅箔などにより回路パターン５２を
固着している。回路パターン５２上にはスイッチとして
用いる、ＦＥＴトランジスタなどの大電力用の半導体素
子５３をＴＡＢ実装法などにより、リード５４を用い回
路パターン５２と電気的に接続する。また絶縁基板５１
の裏面には、広い面積で半田付けを可能とする銅箔のパ
ターン５５を形成しており、半田５６を用いることによ
って、ヒートシンクベース５７上に絶縁基板５１を固定
する。この後、ヒートシンクベース５５は、ねじ５８に
よってヒートシンク５９にねじ止めする。
導体素子は、動作時に非常に高温となることから、いか
に効率よく放熱させるかが重要な課題である。近年にお
いては、窒化アルミなどの熱伝導性の良好な絶縁基板上
に直接、半導体素子を実装し、さらに絶縁基板をヒート
シンクに搭載するような構造がとられるようになってき
た。 図５は従来の放熱装置の構造断面図を示したもの
である。５１は窒化アルミなどの絶縁基板であり、この
絶縁基板５１上には銅箔などにより回路パターン５２を
固着している。回路パターン５２上にはスイッチとして
用いる、ＦＥＴトランジスタなどの大電力用の半導体素
子５３をＴＡＢ実装法などにより、リード５４を用い回
路パターン５２と電気的に接続する。また絶縁基板５１
の裏面には、広い面積で半田付けを可能とする銅箔のパ
ターン５５を形成しており、半田５６を用いることによ
って、ヒートシンクベース５７上に絶縁基板５１を固定
する。この後、ヒートシンクベース５５は、ねじ５８に
よってヒートシンク５９にねじ止めする。
【０００３】このような構造により、動作中に熱を発生
した半導体素子５３の熱は、絶縁基板５１、ベタパター
ン５５、半田５６、ヒートシンクベース５７、ヒートシ
ンク５９を通じて放射できる。これにより、放熱性に優
れた放熱装置を得ることができた。
した半導体素子５３の熱は、絶縁基板５１、ベタパター
ン５５、半田５６、ヒートシンクベース５７、ヒートシ
ンク５９を通じて放射できる。これにより、放熱性に優
れた放熱装置を得ることができた。
【０００４】しかし、上記した構造では絶縁基板５１と
ヒートシンクベース５７の熱膨脹係数が違うために熱衝
撃試験などを行なうと、両者間の接続に用いている半田
５６に応力が加わり、このとき半田５６の厚みが十分に
ないと、応力が緩和できずに半田クラックが生じてしま
う。従来の半田ペーストをスクリーン印刷してのリフロ
ー半田付けでは、いくらスクリーン厚を増やして半田ペ
ーストを厚く形成しても、リフロー半田付け時に半田が
流れたり、絶縁基板５１の傾きによりどうしても、半田
を均一に厚く形成することは困難であった。
ヒートシンクベース５７の熱膨脹係数が違うために熱衝
撃試験などを行なうと、両者間の接続に用いている半田
５６に応力が加わり、このとき半田５６の厚みが十分に
ないと、応力が緩和できずに半田クラックが生じてしま
う。従来の半田ペーストをスクリーン印刷してのリフロ
ー半田付けでは、いくらスクリーン厚を増やして半田ペ
ーストを厚く形成しても、リフロー半田付け時に半田が
流れたり、絶縁基板５１の傾きによりどうしても、半田
を均一に厚く形成することは困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の放熱装置におい
ては絶縁基板とヒートシンクベース間の接続に用いてい
た半田の厚みを均一に厚くできないために、熱衝撃試験
時などに半田クラックなどの不良が発生していた。
ては絶縁基板とヒートシンクベース間の接続に用いてい
た半田の厚みを均一に厚くできないために、熱衝撃試験
時などに半田クラックなどの不良が発生していた。
【０００６】この発明は、放熱性に優れ、且つ熱衝撃試
験時にも不良の発生しない放熱装置を提供することを目
的とする。
験時にも不良の発生しない放熱装置を提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、発熱性の電子部品が取着された絶縁配
線基板の熱を、ヒートシンクにより放熱する放熱装置に
おいて、前記絶縁配線基板と前記ヒートシンクの接合面
を熱的結合する半田と、前記絶縁配線基板と前記ヒート
シンクの少なくとも一方の結合面、前記半田の厚みを所
定分だけ確保する手段とからなることを特徴とするこの
発明の放熱装置においては絶縁基板裏面のベタパターン
に凹部を設けたことを特徴とする。
に、この発明は、発熱性の電子部品が取着された絶縁配
線基板の熱を、ヒートシンクにより放熱する放熱装置に
おいて、前記絶縁配線基板と前記ヒートシンクの接合面
を熱的結合する半田と、前記絶縁配線基板と前記ヒート
シンクの少なくとも一方の結合面、前記半田の厚みを所
定分だけ確保する手段とからなることを特徴とするこの
発明の放熱装置においては絶縁基板裏面のベタパターン
に凹部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】上記した手段により、絶縁基板裏面ベタパター
ンの凹部には従来より均一で厚い半田層を形成すること
ができ、熱衝撃試験時には応力を緩和することができる
ため、半田クラックに対して耐性があり、且つ放熱性に
も優れた放熱装置を得ることができる。
ンの凹部には従来より均一で厚い半田層を形成すること
ができ、熱衝撃試験時には応力を緩和することができる
ため、半田クラックに対して耐性があり、且つ放熱性に
も優れた放熱装置を得ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
して詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例を説明
するための構造断面図である。また図２は図１の絶縁基
板の裏面から見た斜視図である。
して詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例を説明
するための構造断面図である。また図２は図１の絶縁基
板の裏面から見た斜視図である。
【００１０】図において、１１は窒化アルミなどの耐熱
性に優れた絶縁基板であり、絶縁基板１１上には銅箔な
どにより回路パターン１２を固着している。回路パター
ン１２上にはスイッチとして用いる、ＦＥＴトランジス
タなどの大電力用の半導体素子５３をＴＡＢ実装法など
により、半導体素子１３を搭載し、回路パターン１２を
リード１４を用い電気的に接続している。絶縁基板１１
の裏面には、銅箔などによりベタパターン１５を形成す
る。ベタパターン１５には、絶縁基板１１とは反対の面
に、対向する２辺を凸部１６ａ，１６ｂとして残し、他
の部分の厚みをエッチングの手段により薄くし、薄肉部
１６を形成する。そして半田１７を用いることにより、
絶縁基板１１をヒートシンクベース１８に接続する。ヒ
ートシンクベース１８は、ねじ１９を用いてヒートシン
ク２０に取り付ける。
性に優れた絶縁基板であり、絶縁基板１１上には銅箔な
どにより回路パターン１２を固着している。回路パター
ン１２上にはスイッチとして用いる、ＦＥＴトランジス
タなどの大電力用の半導体素子５３をＴＡＢ実装法など
により、半導体素子１３を搭載し、回路パターン１２を
リード１４を用い電気的に接続している。絶縁基板１１
の裏面には、銅箔などによりベタパターン１５を形成す
る。ベタパターン１５には、絶縁基板１１とは反対の面
に、対向する２辺を凸部１６ａ，１６ｂとして残し、他
の部分の厚みをエッチングの手段により薄くし、薄肉部
１６を形成する。そして半田１７を用いることにより、
絶縁基板１１をヒートシンクベース１８に接続する。ヒ
ートシンクベース１８は、ねじ１９を用いてヒートシン
ク２０に取り付ける。
【００１１】半田１７は、ベタパターン１５に形成され
た薄肉部１６にも入り込むため、半田を厚くすることが
できる。また凸部１６ａ，１６ｂは絶縁基板１１の傾き
を抑制する効果があり、万一、基板が多少傾いたとして
も、薄肉部１６に形成された半田が薄くなることを防止
できる。
た薄肉部１６にも入り込むため、半田を厚くすることが
できる。また凸部１６ａ，１６ｂは絶縁基板１１の傾き
を抑制する効果があり、万一、基板が多少傾いたとして
も、薄肉部１６に形成された半田が薄くなることを防止
できる。
【００１２】したがって、少なくとも凹部１６の部分に
位置する半田１７の厚みを厚くできることから、熱衝撃
を受けたときにも、半田１７により応力を吸収すること
ができる。このため放熱性に優れ、且つ応力に対しても
強く、信頼性の高い放熱装置を得ることができる。
位置する半田１７の厚みを厚くできることから、熱衝撃
を受けたときにも、半田１７により応力を吸収すること
ができる。このため放熱性に優れ、且つ応力に対しても
強く、信頼性の高い放熱装置を得ることができる。
【００１３】図３はこの発明の他の実施例を説明するた
めの、図２と同方向より見た絶縁基板の斜視図である。
絶縁基板１１の裏面には銅箔などによるベタパターン１
５１を形成する。ベタパターン１５１には、その周辺に
凸部２１ａ〜２１ｄを残こしたエッチングを行い、薄肉
部１６１を形成した点が図１の実施例と異なる構成であ
る。
めの、図２と同方向より見た絶縁基板の斜視図である。
絶縁基板１１の裏面には銅箔などによるベタパターン１
５１を形成する。ベタパターン１５１には、その周辺に
凸部２１ａ〜２１ｄを残こしたエッチングを行い、薄肉
部１６１を形成した点が図１の実施例と異なる構成であ
る。
【００１４】以上のように裏面ベタパターン１５を加工
することで、図１の実施例と同様な効果を得ることがで
きる。なお、凸部の数は絶縁基板１１が傾かないととも
に、半田１７の厚みを確保できればよいことから、最低
でも３ポイントあれば目的を達成できる。
することで、図１の実施例と同様な効果を得ることがで
きる。なお、凸部の数は絶縁基板１１が傾かないととも
に、半田１７の厚みを確保できればよいことから、最低
でも３ポイントあれば目的を達成できる。
【００１５】図４はこの発明のもう一つの他の実施例を
説明するための構造断面図である。４１は窒化アルミな
どの絶縁基板である。絶縁基板４１の表面には銅箔など
による回路パターン４２を形成してある。半導体素子４
３は回路パターン４２上に搭載し、ＴＡＢ実装法などに
より回路パターン４２にリード４４を用い電気的に接続
する。絶縁基板４１の裏面には銅箔などによりベタパタ
ーン４５を形成する。絶縁基板４１は半田４６によりヒ
ートシンクベース４７に接合する。絶縁基板４１と対向
するヒートシンクベース４７には、絶縁基板４１の外形
より開口面積の小さな凹部４８を設ける。半田４６によ
りヒートシンクベース４７に絶縁基板４１を結合すると
き、凹部４８にも半田４６が流れ込み、少なくとも半田
４６が流れ込んだ半田４６による厚みの形成ができる。
ヒートシンクベース４７は、ねじ４９によってヒートシ
ンク５０に固定する。
説明するための構造断面図である。４１は窒化アルミな
どの絶縁基板である。絶縁基板４１の表面には銅箔など
による回路パターン４２を形成してある。半導体素子４
３は回路パターン４２上に搭載し、ＴＡＢ実装法などに
より回路パターン４２にリード４４を用い電気的に接続
する。絶縁基板４１の裏面には銅箔などによりベタパタ
ーン４５を形成する。絶縁基板４１は半田４６によりヒ
ートシンクベース４７に接合する。絶縁基板４１と対向
するヒートシンクベース４７には、絶縁基板４１の外形
より開口面積の小さな凹部４８を設ける。半田４６によ
りヒートシンクベース４７に絶縁基板４１を結合すると
き、凹部４８にも半田４６が流れ込み、少なくとも半田
４６が流れ込んだ半田４６による厚みの形成ができる。
ヒートシンクベース４７は、ねじ４９によってヒートシ
ンク５０に固定する。
【００１６】この実施例でも、凹部４８に半田４６を流
し込むことにより、半田４６の厚みを十分に取ることが
できることから、熱衝撃を受けたときにも、所定の厚み
をもった半田４６により応力の吸収ができる。このため
放熱性に優れるとともに、応力に対しても強く、図１と
同様の高信頼性を得ることができる。
し込むことにより、半田４６の厚みを十分に取ることが
できることから、熱衝撃を受けたときにも、所定の厚み
をもった半田４６により応力の吸収ができる。このため
放熱性に優れるとともに、応力に対しても強く、図１と
同様の高信頼性を得ることができる。
【００１７】この発明は、上記した実施例に限定される
ことなく、絶縁基板とヒートシンクベースにそれぞれ半
田の厚みを確保するための、半田を流し込む手段を形成
すればよい。たとえば、絶縁基板とヒートシンクベース
のそれぞれに凹部を設けたり、一方には凹部を、他方に
は凸部（突起）を設けたものでもよい。この場合は半田
の厚みをさらに大きくできることから、衝撃に対する吸
収力を増大することができる。要は、絶縁基板とヒート
シンクベース間の半田の厚みを所定の厚みに確保するこ
とができればよい。
ことなく、絶縁基板とヒートシンクベースにそれぞれ半
田の厚みを確保するための、半田を流し込む手段を形成
すればよい。たとえば、絶縁基板とヒートシンクベース
のそれぞれに凹部を設けたり、一方には凹部を、他方に
は凸部（突起）を設けたものでもよい。この場合は半田
の厚みをさらに大きくできることから、衝撃に対する吸
収力を増大することができる。要は、絶縁基板とヒート
シンクベース間の半田の厚みを所定の厚みに確保するこ
とができればよい。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
放熱性を悪化させることなく、熱衝撃を受けたときにも
応力を緩和し、半田クラックをなくすことができ、信頼
性の高い放熱装置を得ることができる。
放熱性を悪化させることなく、熱衝撃を受けたときにも
応力を緩和し、半田クラックをなくすことができ、信頼
性の高い放熱装置を得ることができる。
【図１】この発明の一実施例に係る放熱装置を説明する
ための構造断面図。
ための構造断面図。
【図２】図１の絶縁基板を裏面側から見たときの斜視
図。
図。
【図３】この発明の他の実施例を説明するための斜視
図。
図。
【図４】この発明のもう一つの他の実施例を説明するた
めの構造断面図。
めの構造断面図。
【図５】従来の放熱装置の構造断面図。
１１…絶縁基板、１３…半導体素子、１５…裏面ベタパ
ターン、１７…半田、１８…ヒートシンクベース、２０
…ヒートシンク。
ターン、１７…半田、１８…ヒートシンクベース、２０
…ヒートシンク。
Claims (3)
- 【請求項１】 発熱性の電子部品が取着された絶縁配線
基板の熱を、ヒートシンクにより放熱する放熱装置にお
いて、 前記絶縁配線基板と前記ヒートシンクの接合面を熱的結
合する半田と、 前記絶縁配線基板と前記ヒートシンクの少なくとも一方
の結合面、前記半田の厚みを所定分だけ確保する手段と
からなることを特徴とする放熱装置。 - 【請求項２】 前記半田の厚みを所定分だけ確保する手
段は、前記絶縁配線基板の少なくとも二辺に一体の突起
を形成したことを特徴とする請求項１記載の放熱装置。 - 【請求項３】 前記半田の厚みを所定分だけ確保する手
段は、前記ヒートシンクに形成した凹部であることを特
徴とする請求項１記載の放熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5268985A JPH07122868A (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | 放熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5268985A JPH07122868A (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | 放熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07122868A true JPH07122868A (ja) | 1995-05-12 |
Family
ID=17466059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5268985A Withdrawn JPH07122868A (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | 放熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07122868A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008282834A (ja) * | 2007-05-08 | 2008-11-20 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-10-27 JP JP5268985A patent/JPH07122868A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008282834A (ja) * | 2007-05-08 | 2008-11-20 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
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