JPH1117084A - Power semiconductor device and power controller using the same - Google Patents

Power semiconductor device and power controller using the same

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JPH1117084A
JPH1117084A JP16894197A JP16894197A JPH1117084A JP H1117084 A JPH1117084 A JP H1117084A JP 16894197 A JP16894197 A JP 16894197A JP 16894197 A JP16894197 A JP 16894197A JP H1117084 A JPH1117084 A JP H1117084A
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Japan
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power semiconductor
semiconductor device
power
substrate
control
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JP16894197A
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Japanese (ja)
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Kazunari Akiyama
和成 秋山
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Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
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    • H01L2924/1305Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055Insulated gate bipolar transistor [IGBT]

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power semiconductor device and a controller used in the semiconductor device, which can reduce the thermal and electromagnetic influences of the power semiconductor device on a control substrate. SOLUTION: A power semiconductor device 10 includes a thermally conductive substrate 1 having power semiconductor elements 2 mounted on its one surface 1a, and a metallic casing 3 mounted on the surface 1a of the substrate 1 as to cover the power semiconductor elements 2. A heat sink 7 is provided in an area of the surface 1a of the substrate 1 on the side of the easing 3 but not provided with the casing 3. Further, the semiconductor device 10 having radiating members is provided as spaced from a control box of a power controller, and cooling fins are provided as to face the radiating members with a spacing therefrom.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、パワー半導体装
置、及びこのパワー半導体装置を使用したパワー制御装
置に係り、特に大出力電源からの電力を制御するパワー
半導体装置、及びパワー制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power semiconductor device and a power control device using the power semiconductor device, and more particularly to a power semiconductor device for controlling power from a large output power supply and a power control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】大電力電源からの電力を制御するパワー
制御装置としてモータ駆動用のインバータがある。この
インバータの一例として、図4及び図5に示すものがあ
る。このインバータ50は、図5に示すように、筐体5
1中に、CPU等を含み装置の制御を行う制御基板60
と、この制御基板60の制御に従い電力のスイッチング
を行うパワー半導体装置70とが設けられたものであ
る。また、このインバータ50には、平滑回路(図示し
ていない)、整流回路(図示していない)が設けられ
る。
2. Description of the Related Art There is an inverter for driving a motor as a power control device for controlling power from a large power supply. FIGS. 4 and 5 show an example of the inverter. This inverter 50 is, as shown in FIG.
A control board 60 including a CPU and the like for controlling the apparatus;
And a power semiconductor device 70 that performs power switching according to the control of the control board 60. The inverter 50 is provided with a smoothing circuit (not shown) and a rectifying circuit (not shown).

【0003】そして、このインバータ50は、制御基板
60やパワー半導体装置70が発生する熱を放散するた
め、その筐体51の下部に複数の板状部材53を並設し
たヒートシンク52が設けられている。
The inverter 50 is provided with a heat sink 52 having a plurality of plate members 53 arranged below the housing 51 in order to dissipate heat generated by the control board 60 and the power semiconductor device 70. I have.

【0004】パワー半導体装置70は、図4に示すよう
に、絶縁層をその表面に形成したアルミニウム製のベー
ス板71と、このベース板71の上側を覆うエポキシ樹
脂製のケース72とでその外装が形成されている。
[0004] As shown in FIG. 4, the power semiconductor device 70 comprises an aluminum base plate 71 having an insulating layer formed on its surface, and an epoxy resin case 72 covering the upper side of the base plate 71. Are formed.

【0005】そして、本例では、ベース板71の上側面
にはCuブロックからなる基板73が取り付けられ、該
基板73上には電流のスイッチングを行うパワー半導体
素子(例えばIGBT素子、FwDi素子)74が載置
されている。また、このベース板71には、これらのパ
ワー半導体素子74の他にIC75、抵抗76、コンデ
ンサ77等が配置されている。上記パワー半導体素子7
4、IC75、抵抗76、およびコンデンサ77はボン
ディングワイヤー(アルミワイヤー)78やバスバー
(図示していない)で配線され、所定の回路が構成され
ている。また、このパワー半導体装置70のケース72
の上面には、制御端子、駆動電源端子、出力端子からな
る端子群79が設けられている。
In this embodiment, a substrate 73 made of a Cu block is mounted on the upper surface of the base plate 71, and a power semiconductor element (eg, IGBT element, FwDi element) 74 for switching current is mounted on the substrate 73. Is placed. Further, on the base plate 71, in addition to the power semiconductor elements 74, an IC 75, a resistor 76, a capacitor 77 and the like are arranged. The power semiconductor element 7
4, the IC 75, the resistor 76, and the capacitor 77 are wired by a bonding wire (aluminum wire) 78 or a bus bar (not shown) to form a predetermined circuit. The case 72 of the power semiconductor device 70
A terminal group 79 including a control terminal, a drive power supply terminal, and an output terminal is provided on the upper surface of the device.

【0006】なお、このパワー半導体装置70のケース
内は、シリコン樹脂ゲル80、及びエポキシ樹脂81が
充填されて密封されており、装置内の素子や配線を外部
環境、衝撃、振動から保護している。
The case of the power semiconductor device 70 is filled and sealed with a silicone resin gel 80 and an epoxy resin 81 to protect elements and wiring in the device from the external environment, shock and vibration. I have.

【0007】そして、図5に示すように、このパワー半
導体装置70のベース板71は、インバータ50の筐体
51下部のヒートシンク52に直接取り付けられ、パワ
ー半導体装置70が発生する熱は、ヒートシンク52か
ら放熱される。
As shown in FIG. 5, the base plate 71 of the power semiconductor device 70 is directly attached to a heat sink 52 below the housing 51 of the inverter 50, and the heat generated by the power semiconductor device 70 is The heat is dissipated from

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のパワー制御装置50には、以下のような問題があっ
た。即ち、パワー装置50をヒートシンク52で冷却し
ているものの、パワー半導体装置70の発熱により筐体
51内の温度が上昇する。このため、制御基板60を構
成する素子として高い温度領域でも安定して作動するも
のを使用する必要があり、コストが嵩む。
The above-described conventional power control device 50 has the following problems. That is, although the power device 50 is cooled by the heat sink 52, the temperature inside the housing 51 increases due to the heat generated by the power semiconductor device 70. For this reason, it is necessary to use an element constituting the control board 60 that operates stably even in a high temperature range, which increases the cost.

【0009】また、同一筐体51内に制御基板60とパ
ワー半導体装置70とを配置するため、制御基板60と
パワー半導体装置70とは比較的近接させて配置せざる
を得ず、制御基板60にパワー半導体装置70のスイッ
チングノイズが影響を与えるおそれがある。このため、
制御基板60のシールドを厳重なものとしなければなら
ない。
Further, since the control board 60 and the power semiconductor device 70 are arranged in the same housing 51, the control board 60 and the power semiconductor device 70 must be arranged relatively close to each other. There is a possibility that the switching noise of the power semiconductor device 70 may affect the power supply. For this reason,
The shield of the control board 60 must be strict.

【0010】そこで、本発明は、パワー半導体装置が制
御基板に与える熱的、電磁的影響を低減することができ
るパワー半導体装置、及びこのパワー半導体装置を用い
たパワー制御装置を提供することを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a power semiconductor device capable of reducing the thermal and electromagnetic effects exerted on a control substrate by the power semiconductor device, and a power control device using the power semiconductor device. And

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明において、上記の
課題を解決するための手段は、以下の通りである。
Means for solving the above problems in the present invention are as follows.

【0012】本願の請求項1に記載の手段は、パワー半
導体素子2と、該パワー半導体素子2が一表面1aに配
置された熱伝導性の基板1と、パワー半導体素子2を覆
って上記基板1の上記筐体3の取り付けられた表面1a
に取り付けられた上記筐体3とを備え、上記基板1の上
記筐体3が取り付けられた一表面1aのうち上記筐体3
が取り付られていない領域にヒートシンク7を形成した
パワー半導体装置10である。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a power semiconductor element 2, a thermally conductive substrate 1 on which the power semiconductor element 2 is disposed on one surface 1a, and the substrate covering the power semiconductor element 2. Surface 1a to which the above-mentioned housing 3 is attached
And the casing 3 attached to the substrate 3. The casing 3 of one surface 1a of the substrate 1 on which the casing 3 is attached.
Is a power semiconductor device 10 in which a heat sink 7 is formed in a region where no heat sink is attached.

【0013】請求項2に記載の手段は、請求項1の手段
の筐体3を金属製としたパワー半導体装置である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a power semiconductor device in which the housing 3 of the first aspect is made of metal.

【0014】請求項3に記載の手段は、請求項1または
2の手段のパワー半導体装置10を制御する信号が供給
される制御端子4、パワー半導体装置10の駆動電力が
供給される駆動電源端子5、およびパワー半導体装置1
0の出力信号を送出する出力端子6を備え、制御端子4
と駆動電源端子5とを上記基板1の他表面1bから突設
すると共に、出力端子6を筐体3の表面に配置したパワ
ー半導体装置である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a control terminal 4 to which a signal for controlling the power semiconductor device 10 according to the first or second aspect is supplied, and a driving power supply terminal to which driving power of the power semiconductor device 10 is supplied. 5, and power semiconductor device 1
And an output terminal 6 for transmitting an output signal of “0”.
And a power supply terminal 5 projecting from the other surface 1b of the substrate 1 and an output terminal 6 disposed on the surface of the housing 3.

【0015】請求項4に記載の手段は、請求項1、請求
項2または請求項3に記載のパワー半導体装置10と、
該パワー半導体装置10への制御信号を出力する制御装
置30を格納した制御箱21とを備え、上記パワー半導
体装置10の基板1の上記一表面1aを制御箱21側に
向けると共にパワー半導体装置10と制御箱21との間
に間隙24を設けるようにスペーサ27を介してパワー
半導体装置10と制御箱21とを結合したパワー制御装
置20である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the power semiconductor device according to the first, second or third aspect,
A control box 21 storing a control device 30 for outputting a control signal to the power semiconductor device 10, wherein the one surface 1 a of the substrate 1 of the power semiconductor device 10 is directed toward the control box 21 and the power semiconductor device 10 This is a power control device 20 in which the power semiconductor device 10 and the control box 21 are coupled via a spacer 27 so that a gap 24 is provided between the power semiconductor device 10 and the control box 21.

【0016】請求項5に記載の手段は、上記請求項4に
記載の手段のパワー半導体装置10の基板1には放熱部
材23を取り付け、この放熱部材23が上記パワ−半導
体装置10の基板1に取り付けられたベース25と、パ
ワー半導体装置10が取り付けられていない領域に設け
られた放熱手段とから構成したものである。放熱手段は
板状部材26で構成できる。
According to a fifth aspect of the present invention, a heat radiating member 23 is attached to the substrate 1 of the power semiconductor device 10 according to the fourth aspect of the present invention, and the heat radiating member 23 is attached to the substrate 1 of the power semiconductor device 10. And a heat radiating means provided in a region where the power semiconductor device 10 is not mounted. The heat radiating means can be constituted by the plate-like member 26.

【0017】請求項6の手段は、上記請求項4または請
求項5の手段の放熱部材23の前記間隙24に臨むベー
ス25に冷却用フィン22を備えたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, a cooling fin 22 is provided on a base 25 facing the gap 24 of the heat radiating member 23 of the fourth or fifth aspect.

【0018】請求項7の手段は、上記請求項4、請求項
5、または請求項6記載の手段において請求項3に記載
のパワー半導体装置10を使用し、制御端子4と駆動電
源端子5とを上記制御箱21内に挿入し、上記制御装置
30と接続したものである。
The means of claim 7 uses the power semiconductor device 10 of claim 3 in the means of claim 4, 5, or 6, and connects the control terminal 4 and the drive power supply terminal 5 to each other. Is inserted into the control box 21 and connected to the control device 30.

【0019】(作用)請求項1に記載のパワー半導体装
置10によれば、パワー半導体素子2が取り付けられた
基板1に直接ヒートシンク7を設けているので、パワー
半導体2が発生した熱は、基板1からヒートシンク7に
伝わり、ヒートシンク7から放熱される。
(Operation) According to the power semiconductor device 10 of the first aspect, since the heat sink 7 is provided directly on the substrate 1 on which the power semiconductor element 2 is mounted, the heat generated by the power semiconductor 2 is 1 to the heat sink 7 and radiated from the heat sink 7.

【0020】請求項2に記載のパワー半導体装置10に
よれば、筐体3を金属製とし、基板1に取り付けている
ので、パワー半導体素子2が発生した熱は、基板1から
金属製の筐体3に伝わり、筐体3から放熱される。ま
た、筐体3内で発生するスイッチングノイズは、金属製
の筐体3でシールドされる。
According to the power semiconductor device 10 of the present invention, since the housing 3 is made of metal and attached to the substrate 1, the heat generated by the power semiconductor element 2 is transferred from the substrate 1 to the metal housing. The heat is transmitted to the body 3 and is radiated from the housing 3. Switching noise generated in the housing 3 is shielded by the metal housing 3.

【0021】請求項3に記載のパワー半導体装置10に
よれば、制御端子4と駆動電源端子5とを上記基板1の
他表面1bから突設すると共に、出力端子6を筐体3の
表面に配置しているので、制御端子4と駆動電源端子5
への電気接続を基板1の下側で行なうことができ、ま
た、出力端子6へのケーブルの接続を基板1の上側で行
なうことができる。
According to the power semiconductor device 10 of the third aspect, the control terminal 4 and the drive power supply terminal 5 are provided so as to protrude from the other surface 1b of the substrate 1, and the output terminal 6 is provided on the surface of the housing 3. The control terminal 4 and the drive power supply terminal 5
The electrical connection to the output terminal 6 can be made on the lower side of the board 1, and the connection of the cable to the output terminal 6 can be made on the upper side of the board 1.

【0022】請求項4に記載のパワー制御装置20によ
れば、パワー半導体装置10と制御装置30を格納した
制御箱体21とをスペーサ27を用いて間隙24を設け
て結合しているので、パワー半導体装置10の熱が制御
箱21に伝わりにくくなる。さらに、パワー半導体装置
10と、制御装置30とを離して配置することができる
ので、パワー半導体装置10のスイッチングノイズが制
御装置30に伝わりにくくなる。
According to the power control device 20 of the fourth aspect, since the power semiconductor device 10 and the control box 21 storing the control device 30 are connected to each other with the gaps 24 provided using the spacers 27, The heat of the power semiconductor device 10 is not easily transmitted to the control box 21. Further, since the power semiconductor device 10 and the control device 30 can be arranged apart from each other, it becomes difficult for the switching noise of the power semiconductor device 10 to be transmitted to the control device 30.

【0023】請求項5に記載のパワー制御装置20によ
れば、パワー半導体装置10の基板1には、放熱部材2
3を取り付けているので、パワー半導体装置10の熱
は、基板1から、放熱部材23に伝わり、放熱部材23
で放射される。また、パワー半導体装置10のスイッチ
ングノイズは放熱部材23で遮蔽される。
According to the power control device of the fifth aspect, the heat radiating member is provided on the substrate of the power semiconductor device.
3, the heat of the power semiconductor device 10 is transmitted from the substrate 1 to the heat radiating member 23,
Radiated at The switching noise of the power semiconductor device 10 is shielded by the heat radiating member 23.

【0024】請求項6に記載のパワー制御装置20によ
れば、放熱部材23には制御箱21との間隙24に臨む
冷却用フィン22を設けているので、放熱部材23の表
面積が増す。
According to the power control device 20 of the sixth aspect, since the cooling fins 22 are provided in the heat radiating member 23 so as to face the gap 24 with the control box 21, the surface area of the heat radiating member 23 increases.

【0025】請求項7に記載のパワー制御装置20によ
れば、制御端子4と駆動電源端子5とを上記制御箱21
内に挿入し、上記制御装置30と接続しているので、制
御端子4と駆動電源端子5と制御装置30との接続を制
御箱21内で行なうことができる。
According to the power control device 20 of the present invention, the control terminal 4 and the drive power supply terminal 5 are connected to the control box 21.
The control terminal 4 and the drive power supply terminal 5 can be connected to the control device 30 in the control box 21 because the control device 30 is connected to the control device 30.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るパワー半導体
装置、及びパワー制御装置の実施の形態を図面に基づい
て説明する。第1図及び第2図は、本実施の形態に係る
パワー半導体装置10を示し、図3は本実施の形態に係
るパワー制御装置20を示すものである。
Embodiments of a power semiconductor device and a power control device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show a power semiconductor device 10 according to the present embodiment, and FIG. 3 shows a power control device 20 according to the present embodiment.

【0027】〔パワー半導体装置の説明〕 (構成)図1及び図2は実施の形態に係るパワー半導体
装置10を示すものである。本例に係るパワー半導体装
置10は、図1及び図2に示すように、従来と同様のパ
ワー半導体素子2を備えている。
[Description of Power Semiconductor Device] (Configuration) FIGS. 1 and 2 show a power semiconductor device 10 according to an embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the power semiconductor device 10 according to the present embodiment includes the same power semiconductor element 2 as the conventional one.

【0028】基板1は、アルミニウムで構成されてお
り、熱伝導性を有するものである。この基板1の一表面
1a上には、電気絶縁体を介してシリコンチップで構成
されたパワー半導体素子2が取り付けられており、パワ
ー半導体素子2からの熱は直接基板1 伝えられる。
The substrate 1 is made of aluminum and has thermal conductivity. A power semiconductor element 2 composed of a silicon chip is mounted on one surface 1a of the substrate 1 via an electrical insulator, and heat from the power semiconductor element 2 is directly transmitted to the substrate 1.

【0029】このパワー半導体素子2は、基板1の一方
の表面1aに取り付けられ、アルミニウム製の筐体3で
覆われている。上記基板1は、筐体3の取り付けに必要
な大きさより大きい長方形の板状部材とされている。即
ち、図2に示すように、基板1は、筐体3の長さ寸法l
と同一の長さ寸法Lとされ、筐体3の幅寸法wより大き
な幅寸法Wとされている。筐体3は、基板1の一辺に沿
って配置されている。従って、基板1の一部が筐体3下
部から側方に向け突出している。
The power semiconductor element 2 is mounted on one surface 1a of the substrate 1 and is covered with an aluminum casing 3. The substrate 1 is a rectangular plate-like member larger than a size necessary for mounting the housing 3. That is, as shown in FIG.
And the width dimension W is larger than the width dimension w of the housing 3. The housing 3 is arranged along one side of the substrate 1. Therefore, a part of the substrate 1 projects laterally from the lower part of the housing 3.

【0030】そして、本例において上記基板1の一表面
1aのうち、筐体3の取り付けられない領域、即ち筐体
3から突出した部分の表面には、ヒートシンク7が形成
されている。このヒートシンク7は、複数のアルミニウ
ム製の長方形板状部材8が間隔を明け平行に立設されて
構成されたものである。
In the present embodiment, a heat sink 7 is formed on one surface 1a of the substrate 1 where the housing 3 is not attached, that is, on the surface of the portion protruding from the housing 3. The heat sink 7 is configured such that a plurality of rectangular plate members 8 made of aluminum are erected in parallel at intervals.

【0031】そして、パワー半導体装置10を制御する
信号が入力される制御端子4と、パワー半導体素子2へ
の駆動電源が供給される駆動電源端子5とが基板1の他
表面1b、即ち、半導体素子2が取り付けられた面の裏
面から突出している。また、パワー半導体素子2からの
電力が送出される出力端子6が筐体3の表面である上方
に設けられている。また、基板1の他面1bから突出し
た、制御端子4と駆動電源端子5の基板1側がエポキシ
樹脂で覆われて端子基部14,15部が形成されてい
る。
A control terminal 4 to which a signal for controlling the power semiconductor device 10 is input and a drive power supply terminal 5 to which drive power to the power semiconductor element 2 is supplied are provided on the other surface 1b of the substrate 1, that is, a semiconductor. It protrudes from the back surface of the surface to which the element 2 is attached. Further, an output terminal 6 from which power from the power semiconductor element 2 is transmitted is provided above the surface of the housing 3. Further, the control terminal 4 and the drive power supply terminal 5 protruding from the other surface 1b of the substrate 1 are covered with epoxy resin on the substrate 1 side, so that terminal bases 14 and 15 are formed.

【0032】(作用、効果)本例に係るパワー半導体装
置10によれば、基板1の筐体3からの突出部分の表面
にヒートシンク7を形成するようにしたから、パワー半
導体素子2が発生する熱を基板1を介してヒートシンク
7から放熱することができ、パワー半導体装置10を良
好に冷却することができる。
(Operation and Effect) According to the power semiconductor device 10 of the present embodiment, the heat sink 7 is formed on the surface of the portion of the substrate 1 protruding from the housing 3, so that the power semiconductor element 2 is generated. The heat can be dissipated from the heat sink 7 via the substrate 1 and the power semiconductor device 10 can be cooled well.

【0033】また、本例に係るパワー半導体装置10に
よれば、筐体3をアルミニウムで形成するようにしたか
ら、筐体3からの放熱によりパワー半導体装置10の冷
却効率を向上させることができる。さらに、パワー半導
体素子2の発生するスイッチングノイズは、アルミニウ
ム製の筐体3で遮蔽され、パワー半導体装置10から発
生する雑音は減少する。
Further, according to the power semiconductor device 10 of the present embodiment, since the housing 3 is formed of aluminum, the cooling efficiency of the power semiconductor device 10 can be improved by radiating heat from the housing 3. . Further, the switching noise generated by the power semiconductor element 2 is shielded by the aluminum housing 3, and the noise generated from the power semiconductor device 10 is reduced.

【0034】このパワー半導体装置10によれば、制御
端子4と駆動電源端子5とを基板1の下側に突出するよ
うにしたから、他装置、例えば制御装置を内蔵する制御
箱と接続してパワー制御装置等を構成するにあたって、
パワー半導体装置10を制御装置を格納した制御箱に取
り付けたとき、制御箱に制御端子4及び駆動電源端子5
を挿入することができ、両端子4,5を制御箱内の装置
と制御箱内で接続することができ、外部に接続ラインが
露出しない。また、パワー半導体装置10と制御装置を
格納した制御箱に組付けた場合、出力端子6が他部材の
内部に隠されず、筐体3の上面に設けた出力端子6に直
接電力ケーブルを接続でき、部品点数と組み立て工数を
低減できる。
According to the power semiconductor device 10, since the control terminal 4 and the drive power supply terminal 5 project downward from the substrate 1, they are connected to another device, for example, a control box containing a control device. In configuring the power control device, etc.
When the power semiconductor device 10 is mounted on the control box in which the control device is stored, the control terminal 4 and the drive power supply terminal 5
Can be inserted, and both terminals 4 and 5 can be connected to the device in the control box in the control box, and the connection line is not exposed to the outside. Further, when the power semiconductor device 10 and the control device are mounted on a control box in which the control device is stored, the output terminal 6 is not hidden inside other members, and the power cable can be directly connected to the output terminal 6 provided on the upper surface of the housing 3. In addition, the number of parts and the number of assembly steps can be reduced.

【0035】なお、上記実施の形態おいて、ヒートシン
クは、板状部材が並設されたものとして説明したが、こ
れに限定されず、必要に応じて適宜変更できる。また、
筐体の基板への取り付け位置も、基板の中央部にする等
適宜変更することができる。また、アルミニウム製の基
板に限らず、熱伝導性のよい基板であれば適宜変更でき
る。
In the above embodiment, the heat sink has been described as having the plate-shaped members arranged in parallel. However, the present invention is not limited to this, and can be changed as needed. Also,
The mounting position of the housing on the substrate can also be changed as appropriate, such as at the center of the substrate. In addition, the substrate is not limited to an aluminum substrate, and may be appropriately changed as long as the substrate has good thermal conductivity.

【0036】〔パワー制御装置〕 (構成)図3は、本実施の形態に係るパワー制御装置の
実施の形態を示すものである。本例に係るパワー制御装
置20は、従来例と示した例と同様にモータ制御用のイ
ンバータである。
[Power Control Apparatus] (Configuration) FIG. 3 shows an embodiment of the power control apparatus according to the present embodiment. The power control device 20 according to the present example is an inverter for motor control as in the example shown as the conventional example.

【0037】そして、本例のインバータ20は、上述し
たパワー半導体装置10と、制御装置30、平滑回路
(図示していない)及び整流回路(図示していない)を
格納した制御箱21とから構成されている。
The inverter 20 of the present embodiment comprises the above-described power semiconductor device 10, a control device 30, a control box 21 containing a smoothing circuit (not shown) and a rectifier circuit (not shown). Have been.

【0038】制御箱21は、直方体状の箱体で、パワー
半導体装置10が取り付けられる取付面にパワー半導体
装置10の制御端子4と駆動電源端子5が挿入される挿
入孔(図示していない)が開設されている。
The control box 21 is a rectangular parallelepiped box, and an insertion hole (not shown) for inserting the control terminal 4 and the drive power supply terminal 5 of the power semiconductor device 10 on a mounting surface on which the power semiconductor device 10 is mounted. Has been established.

【0039】パワー半導体装置10は、その基板1の上
記他表面1bが制御箱21に向けられて制御箱21に取
り付けられている。本例では、パワー半導体装置10に
は、図2に示すように、基板1に放熱部材23が取り付
けられ、パワー半導体装置10は、この放熱部材23を
介して制御箱21に取り付けられている。
The power semiconductor device 10 is mounted on the control box 21 with the other surface 1 b of the substrate 1 facing the control box 21. In this example, as shown in FIG. 2, a heat radiating member 23 is attached to the substrate 1 of the power semiconductor device 10, and the power semiconductor device 10 is attached to the control box 21 via the heat radiating member 23.

【0040】放熱部材23は、アルミニウム製で、図2
及び図3に示すように、パワー半導体装置10が取り付
けられるベース25を備えている。このベース25は、
パワー半導体装置10の基板1より大きく、かつ、上記
制御箱21の上記取付面と略同一の形状の長方形となっ
ている。そして、ベース25には、パワー半導体装置1
0がとりつけらている。なお、ベース25のパワー半導
体装置10の取り付けられた個所には制御端子4と駆動
電源端子5の挿入孔が形成され、制御端子4と駆動電源
端子5とはベース25から突出している。
The heat dissipating member 23 is made of aluminum.
And a base 25 to which the power semiconductor device 10 is attached, as shown in FIG. This base 25
The rectangular shape is larger than the substrate 1 of the power semiconductor device 10 and has substantially the same shape as the mounting surface of the control box 21. The power semiconductor device 1 is provided on the base 25.
0 is attached. An insertion hole for the control terminal 4 and the drive power supply terminal 5 is formed in the base 25 where the power semiconductor device 10 is mounted, and the control terminal 4 and the drive power supply terminal 5 project from the base 25.

【0041】放熱部材23は、このベース25のパワー
半導体装置10の取付側表面25aのうちパワー半導体
装置10が取り付けらない領域に放熱手段である板状部
材26が設けられている。
The heat dissipating member 23 is provided with a plate-like member 26 as a heat dissipating means in a region of the base 25 on the mounting side 25a of the power semiconductor device 10 where the power semiconductor device 10 is not mounted.

【0042】そして、放熱部材23と制御箱21との間
には相対する2辺に沿ってスペーサ27が設けられ、パ
ワー半導体装置10が取り付けられた放熱部材23と、
制御箱21とは、それらの間に間隙24を設けて結合さ
れている。なお、このスペーサ27は断熱材であること
が望ましい。
A spacer 27 is provided between the heat radiating member 23 and the control box 21 along two opposing sides, and the heat radiating member 23 to which the power semiconductor device 10 is attached is provided.
The control box 21 is connected to the control box 21 with a gap 24 therebetween. Preferably, the spacer 27 is a heat insulating material.

【0043】パワー半導体装置10の制御端子4と駆動
電源端子5は制御箱21の挿入孔から制御箱21内に挿
入され、制御装置30との電気的接続が行なわれてい
る。
The control terminal 4 and the drive power supply terminal 5 of the power semiconductor device 10 are inserted into the control box 21 through the insertion holes of the control box 21, and are electrically connected to the control device 30.

【0044】本例では、上記ベース25の上記隙間24
に臨む他表面25bからは、冷却用フィン22が複数平
行にそれぞれ間が開けられて設けられている。
In this embodiment, the gap 24 of the base 25 is
A plurality of cooling fins 22 are provided in parallel from the other surface 25b facing each other.

【0045】(作用、効果)本例に係るパワー制御装置
20によれば、制御装置30等を格納した制御箱21と
パワー半導体装置10との間に間隙を設けているので、
パワー半導体装置10の熱が直接制御箱21に伝わら
ず、制御箱21内の制御装置の温度が上昇しにくくな
る。
(Operation and Effect) According to the power control device 20 according to the present embodiment, a gap is provided between the control box 21 in which the control device 30 and the like are stored and the power semiconductor device 10.
The heat of the power semiconductor device 10 is not directly transmitted to the control box 21, so that the temperature of the control device in the control box 21 does not easily rise.

【0046】さらに、本例によれば、パワー半導体装置
10に放熱部材23を取り付け、さらに放熱部材23に
間隙24に臨んで冷却用フィン22を設けているので、
パワー半導体装置10を良好に冷却でき、制御箱21内
の制御装置への熱的影響を減少できる。
Further, according to the present embodiment, the heat radiating member 23 is attached to the power semiconductor device 10 and the cooling fin 22 is provided on the heat radiating member 23 so as to face the gap 24.
The power semiconductor device 10 can be cooled well, and the thermal effect on the control device in the control box 21 can be reduced.

【0047】また、制御箱21とパワー半導体装置10
との間に間隙を設けているので、パワー半導体装置10
と、制御装置30との設置間隔寸法を大きいものとする
ことができ、パワー半導体装置10のスイッチングノイ
ズを制御装置に伝わりにくいものとできる。
The control box 21 and the power semiconductor device 10
And the power semiconductor device 10
In addition, the distance between the power semiconductor device 10 and the control device 30 can be increased, so that the switching noise of the power semiconductor device 10 is not easily transmitted to the control device.

【0048】さらに、パワー半導体装置10の基板1、
筐体3をアルミニウム製としているので、スイッチング
ノイズが基板1及び筐体3で遮断され、スイッチングノ
イズが制御装置に伝わるのを防止する。そして、パワー
半導体装置10に放熱部材23を設けているので、スイ
ッチングノイズが放熱部材23で遮蔽されシールド性が
さらに良好となる。
Further, the substrate 1 of the power semiconductor device 10
Since the housing 3 is made of aluminum, the switching noise is cut off by the substrate 1 and the housing 3 to prevent the switching noise from being transmitted to the control device. Since the power semiconductor device 10 is provided with the heat radiating member 23, the switching noise is shielded by the heat radiating member 23, and the shielding performance is further improved.

【0049】なお、上記実施の形態では、パワー半導体
装置を放熱部材に取り付けるようにしていたが、必ずし
も放熱部材を使用せず、パワー制御装置の上部に間隙を
設けて取り付けるように構成してもよい。また、放熱手
段として板状部材を使用したが、これは、冷却が行えれ
ばどのような構成のものであってもよい。さらに、放熱
部材の冷却フィンの形状も適宜変更することができる
し、冷却フィンを設けなくともよい。
In the above embodiment, the power semiconductor device is attached to the heat radiating member. However, the heat radiating member is not necessarily used, and the power semiconductor device may be attached with a gap provided above the power control device. Good. Although a plate-like member is used as the heat radiating means, it may have any configuration as long as cooling can be performed. Further, the shape of the cooling fin of the heat radiating member can be appropriately changed, and the cooling fin need not be provided.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板に設けたヒートシンクと金属製の筐体の放熱によ
り、パワー半導体装置の効率的な冷却ができるため、パ
ワー半導体装置の温度上昇が抑制される他、パワー半導
体装置とパワー制御装置の制御箱との間に間隙を形成し
ているため、パワー半導体装置の熱が直接パワー制御装
置の制御箱に熱が伝わりにくいものとできる。このた
め、パワー制御装置の制御装置制御箱内の温度が上昇せ
ず、制御装置等の半導体素子の使用温度範囲が低いもの
も使用でき、コストを低減できるという効果を奏する。
As described above, according to the present invention,
The heat dissipation provided by the heat sink provided on the substrate and the metal housing allow the power semiconductor device to be cooled efficiently, so that the temperature rise of the power semiconductor device is suppressed. Since a gap is formed between the power semiconductor devices, the heat of the power semiconductor device can be hardly transmitted directly to the control box of the power control device. For this reason, the temperature in the control device control box of the power control device does not increase, and a semiconductor device such as a control device having a low operating temperature range can be used, which has the effect of reducing costs.

【0051】また、本発明によれば、金属製の筐体によ
りパワー半導体装置からのノイズ漏れが少なくできる。
さらに、パワー半導体装置とパワー半導体装置の制御装
置の間の距離を大きくできるので、パワー半導体装置の
スイッチングノイズが上記制御装置に伝わりにくくな
り、制御装置が受ける電磁的影響が少なくなり制御装置
の作動が確実となるという効果を奏する。
Further, according to the present invention, noise leakage from the power semiconductor device can be reduced by the metal housing.
Furthermore, since the distance between the power semiconductor device and the control device of the power semiconductor device can be increased, the switching noise of the power semiconductor device is less likely to be transmitted to the control device, and the electromagnetic effect on the control device is reduced, thereby reducing the operation of the control device. This has the effect of ensuring reliability.

【0052】そして、パワー半導体装置に放熱部材を設
けるようにしたものにあっては、パワー半導体装置はさ
らに良好に冷却され、また、スイッチングノイズが放熱
部材で遮蔽されスイッチングノイズが制御装置に伝わり
にくくなるという効果を奏する。また、放熱部材に冷却
フィンを設けたものにあっては、さらに冷却効果が向上
する。
In the power semiconductor device provided with the heat radiating member, the power semiconductor device is further cooled well, and the switching noise is shielded by the heat radiating member, so that the switching noise is hardly transmitted to the control device. It has the effect of becoming. In the case where the cooling fin is provided on the heat radiating member, the cooling effect is further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係るパワー半導体装置を
示す下方からの斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view from below showing a power semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態に係るパワー半導体装置を
冷却手段と共に示す上方からの斜視図である。
FIG. 2 is a top perspective view showing the power semiconductor device according to the embodiment of the present invention together with cooling means.

【図3】本発明の実施の形態に係るパワー制御装置を示
す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a power control device according to the embodiment of the present invention.

【図4】従来のパワー半導体装置を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a conventional power semiconductor device.

【図5】従来のパワー制御装置を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a conventional power control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 パワー半導体素子 3 筐体 4 制御端子 5 駆動電源端子 6 出力端子 7 ヒートシンク 10 パワー半導体装置 20 パワー制御装置 21 制御箱 22 冷却フィン 23 放熱部材 24 間隙 25 ベース 26 板状部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Power semiconductor element 3 Housing 4 Control terminal 5 Driving power supply terminal 6 Output terminal 7 Heat sink 10 Power semiconductor device 20 Power control device 21 Control box 22 Cooling fin 23 Heat radiating member 24 Gap 25 Base 26 Plate member

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 パワー半導体素子と、 該パワー半導体素子が一表面に配置された熱伝導性の基
板と、 パワー半導体素子を覆って上記基板の一表面に取り付け
られた筐体とを備え、 上記基板の上記筐体の取り付けられた一表面のうち上記
筐体が取り付られていない領域にヒートシンクを形成し
たパワー半導体装置。
1. A power semiconductor device comprising: a power semiconductor device; a thermally conductive substrate on which the power semiconductor device is disposed on one surface; and a housing covering the power semiconductor device and mounted on one surface of the substrate; A power semiconductor device wherein a heat sink is formed in a region of the substrate on which the housing is not mounted on one surface of the substrate to which the housing is mounted.
【請求項2】 筐体を金属製とした請求項1記載のパワ
ー半導体装置。
2. The power semiconductor device according to claim 1, wherein the housing is made of metal.
【請求項3】パワー半導体装置を制御する信号が供給さ
れる制御端子、パワー半導体装置の駆動電力が供給され
る駆動電源端子およびパワー半導体装置の出力信号を送
出する出力端子を備え、制御端子と駆動電源端子とを上
記基板の他表面から突設すると共に、 出力端子を筐体の表面に配置した請求項1または請求項
2記載のパワー半導体装置。
A control terminal to which a signal for controlling the power semiconductor device is supplied, a drive power supply terminal to which drive power of the power semiconductor device is supplied, and an output terminal to send out an output signal of the power semiconductor device; The power semiconductor device according to claim 1, wherein a drive power terminal protrudes from the other surface of the substrate, and the output terminal is disposed on a surface of the housing.
【請求項4】 請求項1、請求項2または請求項3に記
載のパワー半導体装置と、該パワー半導体装置への制御
信号を出力する制御装置を格納した制御箱とを備え、 上記パワー半導体装置の基板の上記一表面を制御箱側に
向けると共にパワー半導体素子と制御箱との間に間隙を
設けるようにスペーサを介してパワー半導体素子と制御
箱と結合したパワー制御装置。
4. A power semiconductor device comprising: the power semiconductor device according to claim 1, 2 or 3; and a control box storing a control device for outputting a control signal to the power semiconductor device. A power control device, wherein the one surface of the substrate is directed to the control box side and the power semiconductor element and the control box are connected via a spacer so as to provide a gap between the power semiconductor element and the control box.
【請求項5】 上記パワー半導体装置の基板には放熱部
材を取り付け、 この放熱部材が上記パワー半導体装置の基板に取り付け
られたベースと上記パワー半導体装置が取り付けられな
い領域に設けられた放熱手段とからなる請求項4記載の
パワー制御装置。
5. A heat radiating member is attached to the substrate of the power semiconductor device. The heat radiating member is provided on a base attached to the substrate of the power semiconductor device, and a heat radiating means provided in a region where the power semiconductor device is not attached. The power control device according to claim 4, comprising:
【請求項6】 上記放熱部材のベースの前記間隙に臨む
他表面に冷却用フィンを備えた求項5記載のパワー制御
装置。
6. The power control device according to claim 5, wherein a cooling fin is provided on the other surface of the base of the heat radiation member facing the gap.
【請求項7】 請求項3に記載のパワー半導体装置を使
用し、 、制御端子と駆動電源端子とを上記制御箱内に挿入し、
上記制御装置と接続した請求項4、請求項5、または請
求項6記載のパワー制御装置。
7. The power semiconductor device according to claim 3, wherein a control terminal and a drive power terminal are inserted into the control box.
7. The power control device according to claim 4, wherein the power control device is connected to the control device.
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