JPH0713234Y2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、自動車用発電機の出力を整流に適す半導体装
置の構造に関するものである。

従来の技術 第８図に示すように、自動車用発電機に使用する従来の
整流装置（１）は、完成した複数の個別的な整流ダイオ
ード（２）を半田（３）により放熱器（４）に固着した
構造を有する。電流容量や自動車への取付構造の相違に
対応して、多種多様な形状及び大きさの放熱器（４）が
選択され使用されている。整流ダイオード（２）は、金
属容器（６）とリード電極（７）との間に半田で接着さ
れたダイオードチップ（図示せず）を有し、これらのダ
イオードチップは金属容器（６）内に充填され硬化した
封止樹脂（５）によって封止される。

考案が解決しようとする問題点 整流装置（１）の製造工程は、半田（３）により整流ダ
イオード（２）を放熱器（４）に接着する半田付け作業
を行う。その際、整流ダイオード（２）はその許容保存
温度150℃を越える200℃以上の温度まで放熱器（４）と
ともに加熱されるので、整流ダイオード（２）の特性が
劣化することがあった。

前記半田付けを電装品メーカーで行う場合、半田付け
後、粉体塗装工程等を行い、その後に整流装置（１）の
品質検査を行うのが一般的である。従って、半田付け作
業で特性が劣化した不良の整流ダイオード（２）を含む
不良品である整流装置（１）に対して粉体塗装等を行う
無駄がある。

他面、半導体装置メーカーは、出荷先で不良にならない
製品の製造及び納入を目標としている。電装品メーカー
で整流ダイオード（２）に不良が発生すると、理由の如
何を問わず、半導体装置メーカーの責任を問われる危険
がある。そこで、半導体装置メーカーが整流ダイオード
（２）の半田付け作業を請け負い、半田付けに伴う不良
品を除いて、電装品メーカーに整流装置（１）を納入す
る生産納品形態が採用されることが多い。

しかし、半導体装置メーカーが整流ダイオード（２）の
半田付け作業を行う場合、前述のように、放熱品には多
種多様の大きさ・形状があるので、整流装置（１）の生
産は少量多品種となり、生産性が低下する。また、半導
体装置メーカーと電装品メーカーの両方が整流ダイオー
ド（２）に比べて遥かに大きな放熱器（４）を扱わなけ
ればならい不便がある。

そこで本考案は、電装品メーカー等の半導体装置の納入
先で不良が発生せず、かつ生産性の高い半導体装置を提
供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本考案の半導体装置は、金属製の放熱基板、放熱基板の
一方の主面に載置された半導体素子及び半導体素子を被
覆する封止樹脂とを有する半導体素子体と、半導体素子
体に固定された金属製の外部放熱体とを備えている。放
熱基板の他方の主面に形成された凹凸の結合面は、外部
放熱体に形成された凹凸の結合面に嵌合状態且つ押圧状
態でめじ止めされる。放熱基板と外部放熱体の凹凸の結
合面はテーパ状の凹凸として形成される。外部放熱体の
他方の主面は多数の放熱フィンを有する。

作用 半導体素子体は、大量生産が可能であり、また種々の大
きさ及び形状の外部放熱体に対し適宜組合せて半導体装
置を構成することができる。放熱基板と外部放熱体の凹
凸の結合面をテーパ状の凹凸として形成することによ
り、放熱基板と外部放熱体との接触面積が増大し、かつ
放熱基板と外部放熱体と間に間隙が生ずることなく、く
さび作用により、面対面で接触が確実に行われる。ま
た、金属製の放熱基板の一方の主面に半導体素子を載置
し、金属製の外部放熱体に放熱基板を固着するので、金
属の熱伝導性を利用して効率よく放熱が行われる。外部
放熱体の他方の主面は多数の放熱フィンを有するから、
外部放熱体からの放熱作用が助長される。

第一実施例 以下、自動車用整流装置に適用した本考案の第一実施例
を第１図〜第６図について説明する。

第１図に示すように、本考案の半導体装置（11）は、半
導体素子体（12）と半導体素子体（12）に固着された外
部放熱体（13）とから成る。半導体素子体（12）は３個
の整流ダイオード（14）と放熱基板（15）とを有する。

整流ダイオード（14）の各々は、放熱基板（15）の一方
の主面（15a）上に半田（16）により接着されたダイオ
ードチップ（17）を有する。ダイオードチップ（17）の
上面には、半田（18）を介してリード電極（19）が接着
されている。ダイオードチップ（17）全体とリード電極
（19）の一端側は、シリコン樹脂より成る保護樹脂（2
0）により被覆されている。保護樹脂（20）とリード電
極（19）の一端側は、エポキシ樹脂より成る封止樹脂
（21）により被覆されている。第２図及び第３図に示す
ように、リード電極（19）の他端側は封止樹脂（21）よ
り導出されている。

放熱基板（15）は、放熱性の優れた金属、例えばニッケ
ルで被覆した銅より成る。放熱基板（15）の他方の主面
（15b）は、テーパ状の凹凸の結合面（15c）を有する。
外部放熱体（13）の一方の主面（13a）は放熱基板（1
5）の凹凸の結合面（15c）と係合するテーパ状の凹凸の
結合面（13b）を有する。

放熱基板（15）の凹凸の結合面（15c）は鋸歯状断面を
有し、その凹部は平行に走る多数本のＶ溝を形成する。
放熱器板（15）の両端には、取付けネジ（23）を挿通す
る貫通孔（24）が設けてある。外部放熱体（13）は、放
熱性のよい金属例えばアルミニウムより成る。外部放熱
体（13）の凹凸の結合面（13b）は、放熱基板（15）の
凹凸の結合面（15c）と係合するように相補的形状の鋸
歯状断面を有し、その凹部は平行に走るＶ溝を形成す
る。また、一方の主面（13a）には、取付ネジ孔（25）
が設けてある。外部放熱体（13）の他方の主面（13c）
には、放熱作用を促進する放熱フィン（26）が設けられ
る。半導体素子体（12）は、ワッシャ（27）を介して取
付ネジ（23）によって外部放熱体（13）の取付けられ
る。取付ネジ（23）の締付けの際、放熱基板（15）の凹
凸の結合面（15c）は外部放熱体（13）の凹凸の結合面
（13b）に対し押圧され、互いに嵌合状態で強く密着結
合するから、放熱基板（15）の他方の主面（15b）と外
部放熱器（13）の一方の主面（13a）は熱伝達の良好な
結合部を形成する。放熱基板（15）と外部放熱体（13）
の凹凸の結合面（15c）、（13b）をそれぞれテーパ状の
凹凸として形成することにより、放熱基板（15）と外部
放熱体（13）との接触面積が増大し、かつ放熱基板（1
5）と外部放熱体（13）と間に隙間が生ずることなく、
くさび作用により、面対面で接触が確実に行われる利点
がある。また、金属製の放熱基板（15）の一方の主面
（15b）に半導体素子（17）を載置し、金属製の外部放
熱体（13）に放熱基板（15）を固着するので、金属の熱
伝導性を利用して効率よく放熱が行われる。

この場合、凹凸の結合面（13b）と（15c）の各凸部の先
端を一定の高さで微かにカットして、凹凸の結合面（13
b）と（15c）とを均一に密着させるとよい。また、第５
図に部分的に示すように、凹凸の結合面（13b）と（15
c）との間にアルミ箔等の熱伝導性の良い薄膜（28）を
配置し、第６図に示すように、外部放熱体（13）と放熱
基板（15）とを取付ネジ（23）で締め付けると、より確
実な密着結合を得ることができる。

自動車用整流装置としての半導体装置（11）は、ダイオ
ードの極性の異なるものが１個用意され、例えば第４図
の自動車用交流発電機の整流回路において破線で示す並
列接続部（ａ）及び（ｂ）に用いられ、自動車用交流発
電機より得られる三相交流を整流する。

本考案では、従来のように半田付けを必要とせずに、半
導体素子体（12）を外部放熱体（13）に取付けることが
できるから、半導体装置メーカーは、上記取付けを電装
品メーカーに依託することが可能となった。これにより
本実施例では、半導体装置メーカーにて半導体素子体
（12）を製造し、電装品メーカーに納入できる。電装品
メーカーでは、自動車の車種等に応じた種々の大きさ、
形状を有する外部放熱体（13）を用意し、ねじ止めによ
り半導体装置（11）を組立てる。

上記工程を経て完成する半導体装置（11）は、放熱特性
にも問題はなく生産性も向上することが判明した。特
に、樹脂封止後は、整流ダイオード（14）に対して半田
付けを行わないので、従来問題となった半田付けに伴う
整流ダイオードの特性劣化は全く起こらない。

また、従来の整流装置（１）では、整流ダイオード
（２）を放熱器板（４）に固着する際の半田付けによ
り、整流ダイオード（２）の封止樹脂（５）が加熱さ
れ、クラックが生じたり、金属容器（６）又はリード電
極（７）と封止樹脂（５）との間に剥離が発生する危険
があった。このため、封止樹脂（５）として硬質樹脂を
使用できず、軟質樹脂のみを使用していた。ところが、
軟質樹脂は、外部からの有害物質の侵入を防止する能力
の点で硬質樹脂に比べて遥かに劣る。本考案の第一実施
例では、樹脂封止後に整流ダイオードを被接着体に半田
付けで固着しないので、封止樹脂（21）として硬質樹脂
を使用でき、封止樹脂の材料選択の自由度が向上するの
で、耐環境性能を向上させることが可能となる。

第二実施例 次に、本考案の第二実施例を示す第７図について説明す
る。第７図では、第１図及び第８図に示す部分と同一の
個所については同一符号を付し、説明を省略する。第二
実施例の整流装置（31）は、整流ダイオード（２）と放
熱基板（15）から成る半導体素子体（32）を外部放熱体
（13）に取付けた構造を有する。

放熱基板（15）の上面には、半田（３）を介して３個の
整流ダイオード（２）が接着されている。整流ダイオー
ド（２）は、第８図のものと同一であり、また放熱基板
（15）と外部放熱体（13）の結合構造は第１図のものと
同一である。

この第二実施例では、半田付けによる特性劣化を防止す
る効果はあまり高くないが、後工程又は電装品メーカー
での故障防止効果及び形状又は大きさの異なる外部放熱
体を使用できる利点は発揮される。

本考案の上記実施例は種々の変形が可能である。例え
ば、本考案の半導体装置は３個の整流ダイオードを含む
ものとして図４に示したが、図４の並列接続部（ａ）
（ｂ）の整流ダイオード各１個から成る２個の整流ダイ
オードを含むものとすることも可能である。ニッケルで
被覆した銅の代りに、アルミニウム材を放熱基板（15）
として使う場合、整流ダイオードの固着部分は半田付け
が必要となるので、アルミニウム材の上にニッケル層を
形成するとよい。このニッケル層は、亜鉛の置換メッキ
層を介してニッケルメッキを行うか、ニッケル層を圧着
して形成することができる。

本実施例の効果は以下の通りである。

整流装置の生産性を向上できる。即ち本考案の半導体
装置では、半導体素子体の大きさ又は形状を変更するこ
となく、形状、大きさの異なる外部放熱体に取付けるこ
とにより、電流容量又は取付け構造によって異なる多種
多様な要求に広く対応できる。電装品メーカーでは、前
述の半田付け作業を必要とせず、半導体素子体の外部放
熱体への取付けを行うことができる。よって半導体装置
メーカーとしては、整流装置の生産体制を少量多品種生
産から多量生産へ移行することが可能となり、生産性を
向上することができる。外部放熱体に比べて放熱基板は
小さいから、半導体装置メーカーとしては、小形の半導
体素子体を扱う点で生産性向上のメリットも生まれる。
なお電装品メーカーの場合は、多種多様な自動車に合わ
せた生産体制が採用され、半導体装置メーカーより大き
い物品を扱うので、外部放熱体を扱っても生産性は実質
的に低下しない。

半導体装置メーカーは、半導体素子体の組立を行い、
製品検査後に、出荷先で不良が起きない良品のみを電装
品メーカーに納入できる。

製品の検査後に、半導体装置メーカーから納入された
製品に粉体塗装等の加工を行うので、不良品に粉体塗装
等の加工を行う電装品メーカーでの無駄工程の削減が可
能となる。

本考案の放熱基板は、従来の放熱器よりも小さく、熱
容量も小さいから、所定の半田付温度に達するまでの時
間及び半田付温度からある温度まで冷える時間が短くな
る。従って本考案では、半田付時間は従来と同じでも、
整流ダイオードの高温保持時間を短縮できるので、整流
ダイオードの特性劣化が生じにくい。整流ダイオードを
被接着体に接着する半田付けにおいて不良ダイオードの
発生を軽減することができる。

考案の効果 前述のように、電装品メーカー等の半導体装置の納入先
で不良が発生せず、かつ生産性の高い半導体装置を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による半導体装置の第一実施例を示す第
２図のＩ−Ｉ線に沿う分解断面図、第２図はこの半導体
装置の斜視図、第３図は第２図のIII−III線に沿う断面
図、第４図は本考案による半導体装置を接続した回路
図、第５図は放熱基板と外部放熱体の間にアルミ箔を挿
入する場合の分解断面図、第６図は第５図の組立後の断
面図、第７図は本考案の第二実施例を示す半導体装置の
斜視図、第８図は従来の半導体装置の斜視図である。 （２）、（14）……整流ダイオード、（11）、（31）…
…半導体装置、（12）、（32）……半導体素子体、（1
3）……外部放熱体、（13a）……一方の主面、（13b）
……凹凸の結合面、（15）……放熱基板、（15a）……
一方の主面、（15b）……他方の主面、（15c）……凹凸
の結合面、（17）……ダイオードチップ（半導体素
子）、（21）……封止樹脂、

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】金属製の放熱基板、該放熱基板の一方の主
   面に載置された半導体素子及び該半導体素子を被覆する
   封止樹脂とを有する半導体素子体と、該半導体素子体に
   固定された金属製の外部放熱体とを備え、前記放熱基板
   の他方の主面に形成された凹凸の結合面は、前記外部放
   熱体に形成された凹凸の結合面に嵌合状態且つ押圧状態
   でねじ止めされ、前記放熱基板と外部放熱体の凹凸の結
   合面はテーパ状の凹凸として形成され、前記外部放熱体
   の他方の主面は多数の放熱フィンを有することを特徴と
   する半導体装置。
2. 【請求項２】前記半導体素子は、前記放熱基板に接着さ
   れた個別的な整流ダイオードである実用新案登録請求の
   範囲第（１）項記載の半導体装置。