JPS627145A - 電力半導体装置 - Google Patents
電力半導体装置Info
- Publication number
- JPS627145A JPS627145A JP14749185A JP14749185A JPS627145A JP S627145 A JPS627145 A JP S627145A JP 14749185 A JP14749185 A JP 14749185A JP 14749185 A JP14749185 A JP 14749185A JP S627145 A JPS627145 A JP S627145A
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- Japan
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- fin
- circuit board
- internal circuit
- semiconductor device
- power semiconductor
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、空気中への放熱により装置の冷却を行うため
の放熱フィンを備えた電力半導体装置に関するものであ
る。
の放熱フィンを備えた電力半導体装置に関するものであ
る。
［発明の概要］
半導体素子を搭載した内部回路基板を、放熱フィン上へ
直接熱伝導性を有する接着剤により接合し、グリス塗布
及びビス締め工程を不要とするような構成とし、前記内
部回路基板を前記放熱フィン上へ圧接して仮止めする為
に、前記内部回路基板上の電気的に機能する構成部材を
収納する外枠に突起部を設けたものである。
直接熱伝導性を有する接着剤により接合し、グリス塗布
及びビス締め工程を不要とするような構成とし、前記内
部回路基板を前記放熱フィン上へ圧接して仮止めする為
に、前記内部回路基板上の電気的に機能する構成部材を
収納する外枠に突起部を設けたものである。
［従来技術］
従来、電力半導体装置は作動時の電力損失が大きく、こ
の電力損失によって生じる発熱量を電力半導体装置単独
では放散しきれないため、装置自体に著しい温度上昇を
招くものであった。この温度上昇により、装置内部に設
けられた半導体素子の許容最高温度（シリコン半導体で
は通常１２５℃〜１５０℃）を超える危険性がある場合
には、電力半導体装置は、第３図に示すように、その装
置の消費電力に応じた冷却能力を有する放熱フィン１７
に装着して使用されていた。上記放熱フィン１７はその
材料として通常アルミニウムの押出し型材が用いられ、
一方の面には平面部が形成され、他方の面には複数のひ
だ状の突起部が設けらの形成された内部回路基板１が設
けられている。
の電力損失によって生じる発熱量を電力半導体装置単独
では放散しきれないため、装置自体に著しい温度上昇を
招くものであった。この温度上昇により、装置内部に設
けられた半導体素子の許容最高温度（シリコン半導体で
は通常１２５℃〜１５０℃）を超える危険性がある場合
には、電力半導体装置は、第３図に示すように、その装
置の消費電力に応じた冷却能力を有する放熱フィン１７
に装着して使用されていた。上記放熱フィン１７はその
材料として通常アルミニウムの押出し型材が用いられ、
一方の面には平面部が形成され、他方の面には複数のひ
だ状の突起部が設けらの形成された内部回路基板１が設
けられている。
この内部回路基板１の上面には、上記銅パターン２を介
して入出力端子４及び半導体素子５ ａ ＋ ５ ｂを
半田付けしている半田層３が形成されている。
して入出力端子４及び半導体素子５ ａ ＋ ５ ｂを
半田付けしている半田層３が形成されている。
上記一方の半導体素子５ａの上面と銅パターン２ａ。
及び銅パターン２ａと他方の半導体素子５ｂの上面は、
それぞれボンディングワイヤ６．６により結線されてい
る。このような内部回路基板１は、その下面に形成され
た上記銅パターン２を介して半田層１３の半田により放
熱用金属板１４に半田付けされている。上記の放熱用金
属板１４は熱伝導率の高い銅板に酸化防止用のニッケル
メッキ等の表面処理を施したものであり、ある程度の放
熱機能を有するものである。上記の放熱用金属板１４の
上面は内部回路基板の半田付けを容易にするために、ま
た底面は他の放熱器である放熱フィン１７への装着を容
易にするた、めに、それぞれ平坦な構造になっている。
それぞれボンディングワイヤ６．６により結線されてい
る。このような内部回路基板１は、その下面に形成され
た上記銅パターン２を介して半田層１３の半田により放
熱用金属板１４に半田付けされている。上記の放熱用金
属板１４は熱伝導率の高い銅板に酸化防止用のニッケル
メッキ等の表面処理を施したものであり、ある程度の放
熱機能を有するものである。上記の放熱用金属板１４の
上面は内部回路基板の半田付けを容易にするために、ま
た底面は他の放熱器である放熱フィン１７への装着を容
易にするた、めに、それぞれ平坦な構造になっている。
放熱用金属板１４上には電力半導体装置の外殻の一部を
形成する外枠１５が設けられ、放熱用金属板１４及び外
枠１５により形成される容器中には、樹脂を充填して内
部の構成部材を保護するだめの内装樹脂層１１が形成さ
れている。この内装樹脂層１１上には、電力半導体装置
の上部外殻を形威し、端子４を固定するだめの外装樹脂
層１２が形成されている。
形成する外枠１５が設けられ、放熱用金属板１４及び外
枠１５により形成される容器中には、樹脂を充填して内
部の構成部材を保護するだめの内装樹脂層１１が形成さ
れている。この内装樹脂層１１上には、電力半導体装置
の上部外殻を形威し、端子４を固定するだめの外装樹脂
層１２が形成されている。
以上のように、半導体素子５ａ、５ｂがら放熱用金属板
１４までの熱伝導性を考慮した構造により、上記２者間
の熱抵抗は１〜１．２５℃／Ｗとなる。しかし、仮に上
記放熱用金属板１４が厚み３−−断面積８０Ｘ４０ｆｉ
の銅板とすれば、放熱用金属板１４がら空気中への
熱抵抗は約１０’Ｃ／Ｗとなり、半導体素子５ａ、５ｂ
での消費電力を２０Ｗとすると、上記半導体素子５ａ、
５ｂの温度は２００℃を超えることになる。従って、先
述した放熱フィン１７による放熱が必要となるものであ
る。放熱フィン１７に対する電力半導体装置の装着は、
第３図のように前記放熱用金属板１４と放熱フィン１７
の平面部との間に熱伝導性の良いグリス層１６を設け、
前記外枠１５、放熱用金属板１４及び放熱フィン１７を
、それぞれのビス挿通孔２５，２４に挿通した取付ビス
２６．２６により固定されている。尚、上記グリス層１
６により、放熱用金属板１４及び放熱フィン１７間の熱
抵抗は小さく抑えられるので、約０．２℃／Ｗ程度の熱
抵抗が存在することになる。
１４までの熱伝導性を考慮した構造により、上記２者間
の熱抵抗は１〜１．２５℃／Ｗとなる。しかし、仮に上
記放熱用金属板１４が厚み３−−断面積８０Ｘ４０ｆｉ
の銅板とすれば、放熱用金属板１４がら空気中への
熱抵抗は約１０’Ｃ／Ｗとなり、半導体素子５ａ、５ｂ
での消費電力を２０Ｗとすると、上記半導体素子５ａ、
５ｂの温度は２００℃を超えることになる。従って、先
述した放熱フィン１７による放熱が必要となるものであ
る。放熱フィン１７に対する電力半導体装置の装着は、
第３図のように前記放熱用金属板１４と放熱フィン１７
の平面部との間に熱伝導性の良いグリス層１６を設け、
前記外枠１５、放熱用金属板１４及び放熱フィン１７を
、それぞれのビス挿通孔２５，２４に挿通した取付ビス
２６．２６により固定されている。尚、上記グリス層１
６により、放熱用金属板１４及び放熱フィン１７間の熱
抵抗は小さく抑えられるので、約０．２℃／Ｗ程度の熱
抵抗が存在することになる。
［発明が解決しようとする問題点］
ところが、上記従来の構造では、放熱用金属板１４と放
熱フィン１７の接合には、これら二者間にグリス層１６
を設け、取付ビス２６．２６によりビス止めして固定す
るものであるため、組立て作業が非常に手間取るという
欠点があった。また、放熱用としての放熱フィン１７を
別に設けているため、放熱用金属板１４は不必要なもの
となっており、これに起因して部品点数の増加及びコス
トアップを招来するといった問題点を有する。
熱フィン１７の接合には、これら二者間にグリス層１６
を設け、取付ビス２６．２６によりビス止めして固定す
るものであるため、組立て作業が非常に手間取るという
欠点があった。また、放熱用としての放熱フィン１７を
別に設けているため、放熱用金属板１４は不必要なもの
となっており、これに起因して部品点数の増加及びコス
トアップを招来するといった問題点を有する。
本発明は、上記従来の問題点を考慮してなされたもので
あって、電力半導体装置冷却用の放熱フィンに対する電
力半導体装置の装着を接着剤にて行う゛ことにより、部
品点数の減少及び組立作業の簡素化をはかることが出来
、ひいてはコストダウンを達成することができる電力半
導体装置の提供を目的とするものである。
あって、電力半導体装置冷却用の放熱フィンに対する電
力半導体装置の装着を接着剤にて行う゛ことにより、部
品点数の減少及び組立作業の簡素化をはかることが出来
、ひいてはコストダウンを達成することができる電力半
導体装置の提供を目的とするものである。
［問題点を解決するための手段］
本発明は上記問題点を考慮してなされたものであって、
電力半導体装置冷却用の放熱フィンに対する電力半導体
装置の装着を熱伝導性を有する樹脂から成る接着剤にて
行ない、しかも、内部回路基板上の電気的に機能する構
成部材を収納する外枠に、前記内部回路基板を前記放熱
フィン上に圧接させるだめの突起部を設けたものである
。
電力半導体装置冷却用の放熱フィンに対する電力半導体
装置の装着を熱伝導性を有する樹脂から成る接着剤にて
行ない、しかも、内部回路基板上の電気的に機能する構
成部材を収納する外枠に、前記内部回路基板を前記放熱
フィン上に圧接させるだめの突起部を設けたものである
。
［作 用コ
本発明は上記構成により、グリス塗布及びビス締め工程
が不要となるので、部品点数の減少及び組立作業の簡素
化を図ることができ、ひいてはコ、Ｘ ）ダウンを達成
することができる。さらに、突起部の圧接力による効果
で、内部回路基板を放熱フィン上に装着する場合、これ
らの間に介在する接着剤層の厚さを薄くすることができ
、基板全面にわたってムラなく接着できるので放熱効果
を最大限に引き出すことができる。
が不要となるので、部品点数の減少及び組立作業の簡素
化を図ることができ、ひいてはコ、Ｘ ）ダウンを達成
することができる。さらに、突起部の圧接力による効果
で、内部回路基板を放熱フィン上に装着する場合、これ
らの間に介在する接着剤層の厚さを薄くすることができ
、基板全面にわたってムラなく接着できるので放熱効果
を最大限に引き出すことができる。
［実施例コ
以下、本発明に係る電力半導体装置の一実施例につき詳
細に説明を行なう。
細に説明を行なう。
第１図は本発明に係る電力半導体装置の一実施例の断面
図である。
図である。
電力半導体装置の内部には、電気的絶縁性が高くかつ熱
伝導率の高いセラミックを基材として形成され両面基板
として機能する内部回路基板１が設けられている。この
内部回路基板１の上面及び下面には、それぞれ銅パター
ン２が形成されている。これらのうち上面の銅パターン
２上には、入出力端子４及び半導体素子５ａ、５ｂを所
定の間隔をおいて半田付けする半田層３が形成される。
伝導率の高いセラミックを基材として形成され両面基板
として機能する内部回路基板１が設けられている。この
内部回路基板１の上面及び下面には、それぞれ銅パター
ン２が形成されている。これらのうち上面の銅パターン
２上には、入出力端子４及び半導体素子５ａ、５ｂを所
定の間隔をおいて半田付けする半田層３が形成される。
また、上記の半導体素子５ａ、５ｂの上面と銅パターン
２ａとはそれぞれポンディングワイヤ６．６によりボン
ディングされ結線されている。上記のポンディングワイ
ヤ６は、半導体素子５ａ、５ｂの電流容量に応じて線径
２００〜５００μのアルミニウム線或いは金線が適宜用
いられる。このような内部回路基板１は、アルミニウム
の押出し型材から成る放熱ブイン７の平面部に貼着され
ている。上記放熱フィン７の平面部とは反対側の面には
、同一重量で放熱効果を高めるため複数のひだ状の突起
部が形成されている。放熱フィン７は、この放熱フィン
７が用いられる電力半導体装置の使用条件及び使用目的
に応じてその大きさ及び形状が決定される。また放熱フ
ィン７は熱伝導性がよく軽量かつ安価であることが要求
されており、前述したアルミニウムの押出し型材が比較
的これらの条件に適合し得るものとして利用される。
２ａとはそれぞれポンディングワイヤ６．６によりボン
ディングされ結線されている。上記のポンディングワイ
ヤ６は、半導体素子５ａ、５ｂの電流容量に応じて線径
２００〜５００μのアルミニウム線或いは金線が適宜用
いられる。このような内部回路基板１は、アルミニウム
の押出し型材から成る放熱ブイン７の平面部に貼着され
ている。上記放熱フィン７の平面部とは反対側の面には
、同一重量で放熱効果を高めるため複数のひだ状の突起
部が形成されている。放熱フィン７は、この放熱フィン
７が用いられる電力半導体装置の使用条件及び使用目的
に応じてその大きさ及び形状が決定される。また放熱フ
ィン７は熱伝導性がよく軽量かつ安価であることが要求
されており、前述したアルミニウムの押出し型材が比較
的これらの条件に適合し得るものとして利用される。
尚、上記内部回路基板１と放熱フィン７は、放熱フィン
７の材質がアルミニウムであるため半田付けによる接合
は不可能である。このため、放熱フィン７の材料を他の
半田性の良い銅またはニッケル等に置き換えるか、或い
は放熱フィン７にメンキ処理を施すことも考えられるが
、これらの方法は放熱フィン７の大型化に呼応してコス
ト高を招くものである。よって本装置では放熱フィン７
に熱伝導性を有する樹脂から成る接着剤層８がスクリー
ン印刷されており、この接着剤層８により内部回路基板
１が放熱フィン７に貼着されている。
７の材質がアルミニウムであるため半田付けによる接合
は不可能である。このため、放熱フィン７の材料を他の
半田性の良い銅またはニッケル等に置き換えるか、或い
は放熱フィン７にメンキ処理を施すことも考えられるが
、これらの方法は放熱フィン７の大型化に呼応してコス
ト高を招くものである。よって本装置では放熱フィン７
に熱伝導性を有する樹脂から成る接着剤層８がスクリー
ン印刷されており、この接着剤層８により内部回路基板
１が放熱フィン７に貼着されている。
また上記放熱フィン７には、電力半導体装置の外殻の一
部を形成し、上記内部回路基板１に設けられた部材を側
面から覆う円筒状の外枠９が接着力の強い接着剤１０（
同接着剤において、熱伝導性は特に要求されない。）に
より貼着されている。
部を形成し、上記内部回路基板１に設けられた部材を側
面から覆う円筒状の外枠９が接着力の強い接着剤１０（
同接着剤において、熱伝導性は特に要求されない。）に
より貼着されている。
ところで、上記円筒状の外枠９には、予め、その円筒の
内側に横方向の突起部９ａ、また放熱フィンと接する側
に下向きの突起部９ｂが形成されている。従って、この
時、外枠９に形成された突起部９ａは内部回路基板１の
上面に接し、前記内部回路基板１を放熱フィン７の平面
部へ押し付けるように作用する。又、他方の突起部９ｂ
は放熱フィン７に予め形成された挿通孔１３に挿入され
、第２図に示すように、熱圧着により溶着して外枠９と
放熱フィン７を仮止めする。この後、接着剤層８及び接
着剤１０を熱硬化させる。
内側に横方向の突起部９ａ、また放熱フィンと接する側
に下向きの突起部９ｂが形成されている。従って、この
時、外枠９に形成された突起部９ａは内部回路基板１の
上面に接し、前記内部回路基板１を放熱フィン７の平面
部へ押し付けるように作用する。又、他方の突起部９ｂ
は放熱フィン７に予め形成された挿通孔１３に挿入され
、第２図に示すように、熱圧着により溶着して外枠９と
放熱フィン７を仮止めする。この後、接着剤層８及び接
着剤１０を熱硬化させる。
上記の外枠９及び放熱フィン７により形成された器輪状
の内部には、同じく内部に設けられた半導体素子５ａ、
５ｂの表面の保護及びポンディングワイヤ６．６の物理
的衝撃からの保護のため、樹脂の充填により内装樹脂層
１１が形成される。
の内部には、同じく内部に設けられた半導体素子５ａ、
５ｂの表面の保護及びポンディングワイヤ６．６の物理
的衝撃からの保護のため、樹脂の充填により内装樹脂層
１１が形成される。
この内装樹脂層＝ヰの樹脂は、注入時には液状であり、
注入後はゲル化されるものである。上記の内装樹脂層１
１上には、本装置の上部外殻を形成しエポキシ樹脂から
成る外装樹脂層１２が形成されている。この外装樹脂層
１２により入出力用端子４が固定されている。
注入後はゲル化されるものである。上記の内装樹脂層１
１上には、本装置の上部外殻を形成しエポキシ樹脂から
成る外装樹脂層１２が形成されている。この外装樹脂層
１２により入出力用端子４が固定されている。
以上のように、電力半導体装置冷却用の放熱フィン７に
対する電力半導体装置の装着を接着剤にて行うことによ
り、部品点数の減少及び組立作業の簡素化を図ることが
できる。さらに、外枠９の実装時における突起部９ａの
圧接力による効果で、接着剤層２の厚さを薄くして基板
全面にわたってムラなく接着できるので、内部回路基板
１と放熱フィン７をより密着させて接合することができ
る。
対する電力半導体装置の装着を接着剤にて行うことによ
り、部品点数の減少及び組立作業の簡素化を図ることが
できる。さらに、外枠９の実装時における突起部９ａの
圧接力による効果で、接着剤層２の厚さを薄くして基板
全面にわたってムラなく接着できるので、内部回路基板
１と放熱フィン７をより密着させて接合することができ
る。
り
は、接着剤層；を形成する接着剤への高熱伝導率充填剤
の配合率を増加すれば良いが、その反面、接着機能が劣
化される。しかし、入出力端子４は外装樹脂層１２によ
り固定されており、また放熱フィン７に対する内部回路
基板念の装着は、外枠９に形成された突起部９ｂの熱圧
着により仮止めされ、さらに接着力の強い接着剤１０で
固定されるので強度的に問題はない。このため、接着剤
層［相］の接着剤の接着機能をある程度犠牲にすること
により本装置の放熱機能を向上させることは実用上可能
である。
の配合率を増加すれば良いが、その反面、接着機能が劣
化される。しかし、入出力端子４は外装樹脂層１２によ
り固定されており、また放熱フィン７に対する内部回路
基板念の装着は、外枠９に形成された突起部９ｂの熱圧
着により仮止めされ、さらに接着力の強い接着剤１０で
固定されるので強度的に問題はない。このため、接着剤
層［相］の接着剤の接着機能をある程度犠牲にすること
により本装置の放熱機能を向上させることは実用上可能
である。
［発明の効果コ
本発明によれば、従来用いられた放熱用金属板。
グリス、取付ビス等の部材が不要になり、部品点数が大
幅に節減される。また、半導体素子を搭載した内部回路
基板における放熱フィンへの接着剤による取付けは、外
枠の内側に形成された突起部の崖接力による効果で、接
着剤を薄くして基板全面にわたってムラなく接着できる
ので放熱効果に優れた電力半導体装置が廉価で提供でき
る。
幅に節減される。また、半導体素子を搭載した内部回路
基板における放熱フィンへの接着剤による取付けは、外
枠の内側に形成された突起部の崖接力による効果で、接
着剤を薄くして基板全面にわたってムラなく接着できる
ので放熱効果に優れた電力半導体装置が廉価で提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図に示した電力半導体装置の外枠の仮止めの様子を示す
断面図、第３図は従来例を示す正１面図、第４図は第３
図に示した電力半導体装置の内部を示す断面図である。 図中、１：内部回路基板＋ ２ ＋ ２ ａ：銅パター
ン。 ５ａ、５ｂ：半導体素子、７：放熱フィン。 ８：接着剤層、９：外枠、９ａ：突起部。
図に示した電力半導体装置の外枠の仮止めの様子を示す
断面図、第３図は従来例を示す正１面図、第４図は第３
図に示した電力半導体装置の内部を示す断面図である。 図中、１：内部回路基板＋ ２ ＋ ２ ａ：銅パター
ン。 ５ａ、５ｂ：半導体素子、７：放熱フィン。 ８：接着剤層、９：外枠、９ａ：突起部。
Claims (1)
- １、装置冷却用の放熱フィンを有し、装置内部に設けら
れ上下両面に銅パターンを形成した内部回路基板上に、
電気的に機能する構成部材を設けた電力半導体装置にお
いて、前記内部回路基板下面の銅パターンは、前記放熱
フィンの平面部上に、熱伝導性を有する接着剤層により
接合されるものであって、前記内部回路基板上の電気的
に機能する構成部材を収納する外枠に、前記外枠の前記
放熱フィンへの実装時に前記内部回路基板を前記放熱フ
ィン方向に圧接する突起部を設けてなることを特徴とす
る電力半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14749185A JPS627145A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 電力半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14749185A JPS627145A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 電力半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS627145A true JPS627145A (ja) | 1987-01-14 |
Family
ID=15431590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14749185A Pending JPS627145A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 電力半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS627145A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0258385U (ja) * | 1988-10-19 | 1990-04-26 | ||
| JP2014123658A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 電子機器及びその製造方法 |
| JP2014123659A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 電子機器及びその製造方法 |
| CN108352691A (zh) * | 2015-11-16 | 2018-07-31 | 株式会社自动网络技术研究所 | 电路结构体及电气接线盒 |
| DE112019007524T5 (de) | 2019-07-02 | 2022-03-24 | Mitsubishi Electric Corporation | Halbleiterbauelement, verfahren zur herstellung von halbleiterbauelementen, und leistungswandlervorrichtung |
-
1985
- 1985-07-02 JP JP14749185A patent/JPS627145A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0258385U (ja) * | 1988-10-19 | 1990-04-26 | ||
| JP2014123658A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 電子機器及びその製造方法 |
| JP2014123659A (ja) * | 2012-12-21 | 2014-07-03 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 電子機器及びその製造方法 |
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| CN108352691B (zh) * | 2015-11-16 | 2020-07-03 | 株式会社自动网络技术研究所 | 电路结构体及电气接线盒 |
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