JPH0672247U

JPH0672247U - 半導体装置

Info

Publication number: JPH0672247U
Application number: JP096934U
Authority: JP
Inventors: 隆昭横山; 弘三篠原
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1991-11-26
Publication date: 1994-10-07
Anticipated expiration: 2001-12-05
Also published as: JPH0711472Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】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。【構成】金属製の放熱基板（15）及び放熱基板（15）の
一方の主面に載置されたダイオードチップ（17）を有す
る半導体素子体（32）と、半導体素子体（32）に固定さ
れた金属製の外部放熱体（13）とを備えている。放熱基
板（15）の他方の主面に形成された凹凸の結合面（15
c）は、外部放熱体（13）に形成された凹凸の結合面（1
3b）に対して熱伝導性の良い薄膜（28）を介して嵌合状
態で押圧される。半導体素子体（32）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（1
3）に対し適宜組合せて放熱性の優れた半導体装置を構
成できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半導体装置、特に自動車用発電機の出力を整流に適する半導体装置の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図８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。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

整流装置（1）の製造工程では、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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】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、放熱器には多種多様の大きさ及び形状があるので、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ない不便がある。

【０００７】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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案の半導体装置は、金属製の放熱基板及び放熱基板の一方の主面に載置された半導体素子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対して熱伝導性の良い薄膜を介して嵌合状態で押圧される。

【０００９】

【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放熱性の優れた半導体装置を構成できる。更に、放熱基板の結合面と外部放熱体の結合面との間に熱伝導性の良い薄膜が介在して両者が嵌合されるので、放熱基板から外部放熱体への熱伝導性が向上する。

【００１０】

【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図１〜図６について説明する。

【００１１】図１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。

【００１２】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（20）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。図２及び図３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。

【００１３】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、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（15）の凹凸の結合面（15c）と係合する凹凸の結合面（13b）を有する。

【００１４】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、アルミニウム等の放熱性のよい金属より成る。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。図５に部分的に拡大して示すように、凹凸の結合面（13b）と（15c）との間にアルミ箔等の熱伝導性の良い薄膜（28）が配置される。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）に取付けられる。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）は熱伝導性の良い薄膜（28）を介して熱伝達の良好な結合部を形成する。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（13b）と（15c）とを均一に密着させるとよい。

【００１５】例えば図４の自動車用交流発電機の整流回路に使用される半導体装置（11）のダイオードチップ１７は、破線で示す並列接続部（a）及び（b）において自動車用交流発電機より得られる三相交流を整流する。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】また、従来の整流装置（1）では、整流ダイオード（2）を放熱器（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。

【００１９】次に、本考案の第二実施例を示す図７について説明する。図７では、図１及び図８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、図８のものと同一であり、また放熱基板（15）と外部放熱体（13）の結合構造は図１のものと同一である。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。

【００２０】本考案の上記実施例は種々の変形が可能である。例えば、３個の整流ダイオードを含む本考案の半導体装置を図４に示したが、図４の並列接続部（a）（b）の整流ダイオ−ド各１個から成る２個の整流ダイオードを含む半導体装置にも本考案を実施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に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。放熱基板（15）の取付けはねじ止めが最適であるが、リベット止め等で行なうこともできる。

【００２１】本実施例の効果は以下の通りである。

【００２２】（1）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が小形の半導体素子体を扱える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。

【００２３】（2）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。

【００２４】（3）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。

【００２５】（4）本考案の放熱基板は、従来の放熱器よりも小さくかつ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。

【００２６】

【考案の効果】

前述のように、本考案では、放熱基板の凹凸の結合面は、外部放熱体の凹凸の結合面に対して熱伝導性の良い薄膜を介して嵌合状態で押圧されるので、良好な放熱性を有する半導体装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による半導体装置の第一実施例を示す図
２のＩ−Ｉ線に沿う分解断面図

【図２】半導体装置の斜視図

【図３】図２のIII−III線に沿う断面図

【図４】本考案による半導体装置を接続した回路図

【図５】放熱基板と外部放熱体の間に薄膜を挿入する場
合の分解断面図

【図６】図５の組立後の断面図

【図７】本考案の第二実施例を示す半導体装置の斜視図

【図８】従来の半導体装置の斜視図

【符号の説明】

（2）、（14）．．整流ダイオード、（11）、（3
1）．．半導体装置、（12）、（32）．．半導体素子
体、（13）．．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、（2
8）．．薄膜、

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】金属製の放熱基板及び該放熱基板の一方
の主面に載置された半導体素子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
対して熱伝導性の良い薄膜を介して嵌合状態で押圧され
ることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】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た「請求項１」記載の
半導体装置。
【請求項３】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「請求項１」記載の半導体装置。
【請求項４】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−ドである「請求項１」記載の
半導体装置。