JPH0571183B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、上下両面をメタライズされ、上面
には構成素子を備え、プラスチツクケースへ組み
込まれ、封止用コンパウンドで覆われたセラミツ
ク基板から成る電力用半導体モジユールに関す
る。この電力用半導体モジユールは、整流器分野
で使用される。
には構成素子を備え、プラスチツクケースへ組み
込まれ、封止用コンパウンドで覆われたセラミツ
ク基板から成る電力用半導体モジユールに関す
る。この電力用半導体モジユールは、整流器分野
で使用される。
[従来の技術及び発明が解決しようとする問題
点] 上記の種類の電力用半導体モジユールの場合、
損失熱が発生すると、この熱はモジユールの底面
を介して冷却体へ放出される。良好な熱防止を保
証するため、冷却体上のモジユールの層の面積を
大きくする必要がある。更には、特に、損失熱を
発生する構成素子の領域で、基板を冷却体へ十分
に押圧する必要がある。特に、面積の大きい基板
の場合、層全体に渡つて必要な押圧を確保するこ
とはむずかしい。基板がわずかに凸状にたわむの
を調整するために、基板の下面のメタライズ層
が、上面のメタライズ層よりも幾分薄く形成され
ている。しかし、この処置は、上側の構造がたわ
みに作用を及ぼすから、必ずしも効果的ではな
い。更に、構成素子の半田付けによつて、余計に
ゆがみが生じる。たわみを調節する場合にこのよ
うな余計なゆがみを予測するのは極めてむずかし
い。
点] 上記の種類の電力用半導体モジユールの場合、
損失熱が発生すると、この熱はモジユールの底面
を介して冷却体へ放出される。良好な熱防止を保
証するため、冷却体上のモジユールの層の面積を
大きくする必要がある。更には、特に、損失熱を
発生する構成素子の領域で、基板を冷却体へ十分
に押圧する必要がある。特に、面積の大きい基板
の場合、層全体に渡つて必要な押圧を確保するこ
とはむずかしい。基板がわずかに凸状にたわむの
を調整するために、基板の下面のメタライズ層
が、上面のメタライズ層よりも幾分薄く形成され
ている。しかし、この処置は、上側の構造がたわ
みに作用を及ぼすから、必ずしも効果的ではな
い。更に、構成素子の半田付けによつて、余計に
ゆがみが生じる。たわみを調節する場合にこのよ
うな余計なゆがみを予測するのは極めてむずかし
い。
このような問題を回避するために、カバーへの
基板の支持部を備えたモジユールの構造は周知で
あつた。
基板の支持部を備えたモジユールの構造は周知で
あつた。
プラスチツクケースの面に形成された支持部
は、***公開公報第3323246号により公知である。
しかし、プラスチツクケース面に支持部を形成す
るためには、公差が極めて小さなプラスチツクケ
ースを製造する必要がある。特に、ケースがかな
り大きい場合、このような極めて小さな公差を保
つことはむずかしい。
は、***公開公報第3323246号により公知である。
しかし、プラスチツクケース面に支持部を形成す
るためには、公差が極めて小さなプラスチツクケ
ースを製造する必要がある。特に、ケースがかな
り大きい場合、このような極めて小さな公差を保
つことはむずかしい。
従つて、この発明の目的は簡単な方法で実現す
ることが出来、従来の解決法の欠点を防止する支
持部を提供することにある。
ることが出来、従来の解決法の欠点を防止する支
持部を提供することにある。
[問題点を解決するための手段]
両面をメタライズされ、一方面には構成素子を
備え、プラスチツクケースへ組み込まれ、封止用
充填材で覆われたセラミツク基板から成る電力用
半導体モジユールにおいて、少なくとも1個の保
持部材が基板又は構成素子上に配置され、第1の
軟質封止用コンパウンドとして弾性充填材が設け
られ、この弾性充填材から1個以上の保持部材の
上部が突出し、熱硬化性プラスチツクから成る充
填材が第2の軟質封止用充填材として設けられ、
この第2充填材は1個以上の保持部材の上部を覆
い、ケース11と結合している電力用半導体モジ
ユールが提供させる。
備え、プラスチツクケースへ組み込まれ、封止用
充填材で覆われたセラミツク基板から成る電力用
半導体モジユールにおいて、少なくとも1個の保
持部材が基板又は構成素子上に配置され、第1の
軟質封止用コンパウンドとして弾性充填材が設け
られ、この弾性充填材から1個以上の保持部材の
上部が突出し、熱硬化性プラスチツクから成る充
填材が第2の軟質封止用充填材として設けられ、
この第2充填材は1個以上の保持部材の上部を覆
い、ケース11と結合している電力用半導体モジ
ユールが提供させる。
[利点]
本発明の解決法の主な利点は、簡単な手段によ
つて持続的に効果的な支持を達成し、組立装置又
は調整装置を必要としないことにある。ケースの
公差にさほどの要件を必要としない。配置された
保持部材が絶縁物で形成されていることは利点で
ある。その理由は、絶縁物で形成されていれば、
配置の際、充電部を考慮する必要がないからであ
る。配置された保持部材の上方のケースに設けら
れたリブ又はそれ以外の成型体によつて、保持部
材の固定と保持部材の支持作用とを有利な方法で
一層改良することが出来る。
つて持続的に効果的な支持を達成し、組立装置又
は調整装置を必要としないことにある。ケースの
公差にさほどの要件を必要としない。配置された
保持部材が絶縁物で形成されていることは利点で
ある。その理由は、絶縁物で形成されていれば、
配置の際、充電部を考慮する必要がないからであ
る。配置された保持部材の上方のケースに設けら
れたリブ又はそれ以外の成型体によつて、保持部
材の固定と保持部材の支持作用とを有利な方法で
一層改良することが出来る。
[実施例]
以下、図面を参照して本発明を実施例に基づい
て説明する。
て説明する。
第1図は、回復ダイオードを有する部分的に調
整された単相ブリツジの実施例である。。セラミ
ツク基板1の構造化されたメタライズ層2には、
2個のサイリスタ3と3個のダイオード4が配置
されている。モリブデン製調整円形体5がサイリ
スタ3とダイオード4の上下両面に夫々設置され
ている。サイリスタ3及びダイオード4の、上方
に位置するカソード側をメタライズ層に接続する
ために、金属製クリツプ6が上側の調整円形体5
と構造化されたメタライズ層2との間に設置され
ている。更に、湾曲部を有するリード部材7は、
メタライズ層2に半田付けされている。ワイヤ8
がサイリスタ3のゲート電極から外側ゲート電極
用バツド9へ形成されている。
整された単相ブリツジの実施例である。。セラミ
ツク基板1の構造化されたメタライズ層2には、
2個のサイリスタ3と3個のダイオード4が配置
されている。モリブデン製調整円形体5がサイリ
スタ3とダイオード4の上下両面に夫々設置され
ている。サイリスタ3及びダイオード4の、上方
に位置するカソード側をメタライズ層に接続する
ために、金属製クリツプ6が上側の調整円形体5
と構造化されたメタライズ層2との間に設置され
ている。更に、湾曲部を有するリード部材7は、
メタライズ層2に半田付けされている。ワイヤ8
がサイリスタ3のゲート電極から外側ゲート電極
用バツド9へ形成されている。
上記の組立てられた基板1は、通常の方法で製
造することが出来る。この場合、メタライズされ
構造化された基板1を基礎とし、その上に、構成
素子3,4と接合部材5乃至9が半田付けされて
いる。第2図に示すように、基板1の下面は、メ
タライズ層19を備えている。メタライズ層2及
び19は、好ましくは、銅とセラミツクを直接結
合することによつて形成される。
造することが出来る。この場合、メタライズされ
構造化された基板1を基礎とし、その上に、構成
素子3,4と接合部材5乃至9が半田付けされて
いる。第2図に示すように、基板1の下面は、メ
タライズ層19を備えている。メタライズ層2及
び19は、好ましくは、銅とセラミツクを直接結
合することによつて形成される。
最終的な軟ろう付け行程の後、セラミツク材製
保持部材10が、基板1に固定される。保持部材
10用セラミツク材の膨脹係数が、ケース及び封
止用充填材(コンパウンド)に用いられるプラス
チツクの膨脹係数よりも小さく選択されているの
は、目的に適つている。これによつて、基板1、
冷却後、保持部材10が組込まれている箇所で、
わずかに凸状にたわむので、冷却体への良好な熱
的接触が達成される。保持部材10用材料は、例
えば、Al2O3、ムル石、凍石のような価格の手頃
なセラミツクである。基板1上の保持部材の支持
面は凹凸があつてはならない。その理由は、小さ
過ぎる支持面であると、機械的な圧力が生じるこ
とによつて、基板1を損傷する可能性があるから
である。
保持部材10が、基板1に固定される。保持部材
10用セラミツク材の膨脹係数が、ケース及び封
止用充填材(コンパウンド)に用いられるプラス
チツクの膨脹係数よりも小さく選択されているの
は、目的に適つている。これによつて、基板1、
冷却後、保持部材10が組込まれている箇所で、
わずかに凸状にたわむので、冷却体への良好な熱
的接触が達成される。保持部材10用材料は、例
えば、Al2O3、ムル石、凍石のような価格の手頃
なセラミツクである。基板1上の保持部材の支持
面は凹凸があつてはならない。その理由は、小さ
過ぎる支持面であると、機械的な圧力が生じるこ
とによつて、基板1を損傷する可能性があるから
である。
保持部材10は、好ましくは、基板1の中央
と、別個に装荷された構造部材3,4とに配置さ
れる。図面の実施例では、保持部材10は基板1
の中央に配置され、第2の保持部材10は、2個
のサイリスタ3をブリツジしている上側調整円形
体5に配置されている。当然なことであるが、2
個のサイリスタ3用の共通な保持部材10の代り
に、1個のサイリスタ3に対して、数個の環状保
持部材10を用いることも出来る。この場合、保
持部材10を調整円形体5の上の中心に配置し、
ゲート電極用ワイヤ8を、保持部材10の中の孔
へ案内することは、目的に適つている。
と、別個に装荷された構造部材3,4とに配置さ
れる。図面の実施例では、保持部材10は基板1
の中央に配置され、第2の保持部材10は、2個
のサイリスタ3をブリツジしている上側調整円形
体5に配置されている。当然なことであるが、2
個のサイリスタ3用の共通な保持部材10の代り
に、1個のサイリスタ3に対して、数個の環状保
持部材10を用いることも出来る。この場合、保
持部材10を調整円形体5の上の中心に配置し、
ゲート電極用ワイヤ8を、保持部材10の中の孔
へ案内することは、目的に適つている。
保持部材10を固定するためには、好ましくは
接着剤を使用することが出来る。例えば、所望の
箇所にピンを半田付けし、ピンに対応した孔を有
する保持部材10を、そのピンに取付けて固定す
ることも出来る。封止の間、保持部材10は上方
へ押圧されない。その理由は、保持部材10の比
重が封止用コンパウンドの比重よりも大きいから
である。例えば、メタライズされた保持部材10
を半田付けするという固定法も、当然、可能であ
る。
接着剤を使用することが出来る。例えば、所望の
箇所にピンを半田付けし、ピンに対応した孔を有
する保持部材10を、そのピンに取付けて固定す
ることも出来る。封止の間、保持部材10は上方
へ押圧されない。その理由は、保持部材10の比
重が封止用コンパウンドの比重よりも大きいから
である。例えば、メタライズされた保持部材10
を半田付けするという固定法も、当然、可能であ
る。
貼着された保持部材10の助けをかりて、基板
1をケースへ貼着して組込む。フレームと別個の
カバーとから成るケースの場合には、基板1をフ
レームへ貼着した後、(張付けるかピンに取付け
るかして)保持部材を取付けることも出来る。
1をケースへ貼着して組込む。フレームと別個の
カバーとから成るケースの場合には、基板1をフ
レームへ貼着した後、(張付けるかピンに取付け
るかして)保持部材を取付けることも出来る。
第2図はフード形ケース11を有するモジユー
ルの断面図である。詳しくは、第1図に記載され
た面A−Bにおける断面図である。ケース11
は、モジユールを冷却体に固定するねじ用の孔1
2を設けたフランジ14を有する。ケース11の
上面には、リード部材7,9を貫通し、且つ封止
用コンパウンドを充填するための孔13が設けら
れている。ケース11の内側はリブ15を有して
いる。リブ15の下方に設けられた保持部材10
の長さはリブ15と保持部材10の間に約1mmの
間隔が形成されるように選択されている。
ルの断面図である。詳しくは、第1図に記載され
た面A−Bにおける断面図である。ケース11
は、モジユールを冷却体に固定するねじ用の孔1
2を設けたフランジ14を有する。ケース11の
上面には、リード部材7,9を貫通し、且つ封止
用コンパウンドを充填するための孔13が設けら
れている。ケース11の内側はリブ15を有して
いる。リブ15の下方に設けられた保持部材10
の長さはリブ15と保持部材10の間に約1mmの
間隔が形成されるように選択されている。
まず、好ましくは弾性を保つ軟質封止用コンパ
ウンド16を、図示のように配置された中へ充填
する。しかも、保持部材10が軟質封止用コンパ
ウンド16から約1乃至2mm突出するほどに充填
するのである。軟質封止用コンパウンド16が架
橋した後、例えば、熱硬化性プラスチツクの硬質
封止用コンパウンド17、好ましくはエポキシド
系注型用樹脂を充填する。このような樹脂は、約
150℃で軟化して、保持部材10の上部を、ケー
ス11に、実質にリブ15に固定する。モジユー
ルの冷却後、基板1の下面は平坦であるかわずか
に凸状になるかである。
ウンド16を、図示のように配置された中へ充填
する。しかも、保持部材10が軟質封止用コンパ
ウンド16から約1乃至2mm突出するほどに充填
するのである。軟質封止用コンパウンド16が架
橋した後、例えば、熱硬化性プラスチツクの硬質
封止用コンパウンド17、好ましくはエポキシド
系注型用樹脂を充填する。このような樹脂は、約
150℃で軟化して、保持部材10の上部を、ケー
ス11に、実質にリブ15に固定する。モジユー
ルの冷却後、基板1の下面は平坦であるかわずか
に凸状になるかである。
上述のように、保持部材10は、ケース11
と、固く結合している硬質封止用コンパウンド1
7の中に固定される。保持部材10の上面と、リ
ブ15乃至それ以外の、ケース11に設けられた
成型物との間の間隔へ、まさに必要なだけの硬質
封止用コンパウド17が充填される。それは、モ
ジユールの平坦な底面を形成するためである。平
坦な底面の形成の効果は(架橋)結合の過程によ
つて生じた曲げ応力が、まさに硬質封止用コンパ
ウンド17の硬化温度、即ち約150℃の場合に無
くなることによつて特に促進する。硬質封止用コ
ンパウンド17の収縮が保持効果に不利に作用し
ないよう、保持部材10の上面とリブ15の間の
間隔が大き過ぎてはならない。従つて、約1mmの
間隔幅が好ましい。保持部材10の外側に、軟質
封止用コンパウンド16と硬質封止用コンパウン
ド17の間に、収縮によつて間隔18が生じるこ
とがあるが、保持効果上は問題ない。
と、固く結合している硬質封止用コンパウンド1
7の中に固定される。保持部材10の上面と、リ
ブ15乃至それ以外の、ケース11に設けられた
成型物との間の間隔へ、まさに必要なだけの硬質
封止用コンパウド17が充填される。それは、モ
ジユールの平坦な底面を形成するためである。平
坦な底面の形成の効果は(架橋)結合の過程によ
つて生じた曲げ応力が、まさに硬質封止用コンパ
ウンド17の硬化温度、即ち約150℃の場合に無
くなることによつて特に促進する。硬質封止用コ
ンパウンド17の収縮が保持効果に不利に作用し
ないよう、保持部材10の上面とリブ15の間の
間隔が大き過ぎてはならない。従つて、約1mmの
間隔幅が好ましい。保持部材10の外側に、軟質
封止用コンパウンド16と硬質封止用コンパウン
ド17の間に、収縮によつて間隔18が生じるこ
とがあるが、保持効果上は問題ない。
硬質封止用コンパウンド17が硬化し冷却した
後に、プラスチツクケース11の縦方向の収縮
は、凹状のたわみに対して反作用する。保持部材
10の膨脹係数が(ケース11及び封止用コンパ
ウンド16,17用のプラスチツクの膨脹係数)
よりも小さいので、保持部材10が取付けられた
箇所で、基板1がわずかに凹状に湾曲する。これ
によつて、モジユールをねじで固定した後、基板
と冷却体との良好な熱的接触が促進される。モジ
ユールの底面の所望の形態は、上述のように、自
動的に、即ち、取付板等の調整用補助具を用いる
ことなく、調整される。
後に、プラスチツクケース11の縦方向の収縮
は、凹状のたわみに対して反作用する。保持部材
10の膨脹係数が(ケース11及び封止用コンパ
ウンド16,17用のプラスチツクの膨脹係数)
よりも小さいので、保持部材10が取付けられた
箇所で、基板1がわずかに凹状に湾曲する。これ
によつて、モジユールをねじで固定した後、基板
と冷却体との良好な熱的接触が促進される。モジ
ユールの底面の所望の形態は、上述のように、自
動的に、即ち、取付板等の調整用補助具を用いる
ことなく、調整される。
第1図は組立てられた基板の平面図、第2図は
プラスチツクを封止した、第1図の線A−Bにつ
いてのモジユールの断面図である。 1……セラミツク基板、3……構成素子、4…
…構成素子、5……調整円形対、10……保持部
材、11……ケース、15……リブ、16……軟
質封止用コンパウンド、17……硬質封止用コン
パウンド。
プラスチツクを封止した、第1図の線A−Bにつ
いてのモジユールの断面図である。 1……セラミツク基板、3……構成素子、4…
…構成素子、5……調整円形対、10……保持部
材、11……ケース、15……リブ、16……軟
質封止用コンパウンド、17……硬質封止用コン
パウンド。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 両面をメタライズされ、一方面には構成素子
を備え、プラスチツクケースへ組み込まれ、封止
用充填材で覆われたセラミツク基板から成る電力
用半導体モジユールにおいて、 少なくとも1個の保持部材10が基板1又は構
成素子3,4上に配置され、 第1の軟質封止用コンパウンド16として弾性
充填材が設けられ、この弾性充填材から1個以上
の保持部材10の上部が突出し、 熱硬化性プラスチツクから成る充填材が第2の
軟質封止用充填材17として設けられ、この第2
充填材は1個以上の保持部材10の上部を覆い、
ケース11と結合していることを特徴とする電力
用半導体モジユール。 2 前記保持部材が絶縁材(例えばセラミツク)
から成り、この保持部材の膨脹係数がケース11
及び封止用コンパウンド16,17用のプラスチ
ツク材の膨脹係数よりも小さいことを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の電力用半導体モジユ
ール。 3 成型体又はリブ15が前記保持部材10と前
記ケース11との間に圧力閉塞結合を形成するた
めに、少なくとも前記保持部材10の上方領域に
おける前記ケース11の面に設けられ、前記保持
部材10と前記ケース11、実質にはリブ15と
の間に好ましくは1mm幅の隙間が夫々形成され、
熱硬化性プラスチツクから成る充填用コンパウン
ド17で充填されていることを特徴とする特許請
求の範囲第1項又は第2項記載の電力用半導体モ
ジユール。 4 前記保持部材10は前記充填用コンパウンド
の充填の前にセラミツク基板1又は構成素子3,
4、実質に構成素子3,4の調整円形体5に貼着
によつて固定されていることを特徴とする特許請
求の範囲第1項乃至第3項いずれかの1に記載の
電力用半導体モジユール。 5 前記保持部材10が前記充填用コンパウンド
の充填の前に前記セラミツク基板1又は前記構成
素子3,4、実質に前記構成素子3,4の調整円
形体5にピンで取付けて半田付けされていること
を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第3項い
ずれかの1に記載の電力用半導体モジユール。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3521572.0 | 1985-06-15 | ||
DE19853521572 DE3521572A1 (de) | 1985-06-15 | 1985-06-15 | Leistungshalbleitermodul mit keramiksubstrat |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61292949A JPS61292949A (ja) | 1986-12-23 |
JPH0571183B2 true JPH0571183B2 (ja) | 1993-10-06 |
Family
ID=6273418
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP61135113A Granted JPS61292949A (ja) | 1985-06-15 | 1986-06-12 | 電力用半導体モジユ−ル |
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