JPH02207556A - 混成集積回路及びその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は超音波振動によって固着されたヒートシンクを
備えた混成集積回路及びその製造方法に関する。

（ロ）従来の技術 従来の混成集積回路は第９図に示す如く、表面を絶縁処
理したアルミニウム板の如き良熱伝導性混成集積回路基
板（１１）上に銅箔をエツチングして形成した所望の導
電路（１２）を有し、この導電路（１２）の一部に固着
パッド（１３）も同時に形成する。固着パッド（１３）
はこれに固着するヒートシンク（１４）と路間−形状に
形成され、固着パッド（１３）には銅片等より成るヒー
トシンク（１４）を半田付し、更にヒートシンク（１４
）にはパワー半導体素子（１５）を固着している。

斯るヒートシンクを固着する方法としては第１０図の如
く、基板（１１）の所定位置に半田を設け、基板（１１
）を加熱した後、半田上にパワー半導体素子（１５）が
固着された角状のヒートシンク（１４）を載置して振動
面が凹型の振動子（１６）の凹面をヒートシンク（１４
）の周端に当接させて振動子（１６）から発せられる超
音波振動により基板（１１）上にヒートシンク（１４〉
を完全固着させるものである。また振動子（１６）は第
１１図に示す如く、凹部面の対向する側面がテーバ状に
形成される振動子（１６）も用いられている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 第１０図で示したヒートシンクの固着方法では超音波振
動を加える振動子の振動面が凹型であるためヒートシン
クと当接する領域を考慮しなければならず大型のパワー
半導体素子がヒートシンク上に固着できなかった。大型
のパワー半導体素子を固着する場合にはヒートシンク自
体が大きくなり基板上のスペース効率を低下させる問題
となる。

斯る問題を解決する手段として第１１図に示す如く、振
動子の振動面の凹部の対向する側面をテーバ状として、
そのテーパ面とヒートシンクの辺とを当接させて解決し
た。

第１１図においては、大型のパワー半導体素子を固着す
ることが可能であるが、しかしながら、超音波振動時に
半田がヒートシンクの側面をせり上り振動子のテーパ面
にそのせり上った半田が付着し、作業工程を妨げる大き
な問題となっていた。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、良
熱伝導性の混成集積回路基板と、前記基板上に形成きれ
た所望形状の導電路と、前記導電路の一部に設けたヒー
トシンク固着用の固着パッドと、前記固着パッドに超音
波振動を加えて半田付されたヒートシンクと、前記ヒー
トシンク上に固着されたパワー半導体素子とを具備する
混成集積回路において、前記固着パッドの対向する辺の
少なくとも一部分が前記ヒートシンクの側面より内側に
配置して解決する。

（ネ）作用 この様にヒートシンクが固着される固着パッドの対向す
る辺をヒートシンクの側面より内側となる様に設定し、
ヒートシンクの側面より内側に配置された固着パッド側
に振動子を当接することにより、ヒートシンクに超音波
振動を加えても振動子側への半田のせり上りを防止する
ことができる。

（へ）実施例 以下に第１図乃至第３図に示した実施例に基づいて本発
明の詳細な説明する。

本発明の混成集積回路は混成集積回路基板（１）と、混
成集積回路基板（１）上に形成きれた導電路（２）と、
ヒートシンク（３）の側面より対向する辺が内側に設定
される様に形成きれた固着パッド（４）と、固着パッド
（４）上に半田を介して固着されたヒートシンク（３）
と、ヒートシンク（３）上に固着されたパワー半導体素
子（６）とから構成される。

混成集積回路基板（１）は放熱性の優れたアルミニウム
基板が用いられ、その表面は陽極酸化きれて酸化アルミ
ニウム膜が形成され絶縁基板と形成される。その基板（
１）の−主面にはエポキシ樹脂等の絶縁樹脂層を介して
所望形状の銅箔が貼着され、その銅箔は所望形状の導電
パターンにエツチングされ所望の導電路（２）が形成き
れる。導電路（２）が延在形成される基板（１）の所定
の位置にはヒートシンク（３）が固着される固着パッド
（４）が形成されている。

固着パッド（４）は第２図に示す如く、その対向する２
辺がヒートシンク（３）固着時にヒートシンク（３）側
面より内側となる様に設定され、他の対向する２辺は第
３図に示す如く、ヒートシンク（３）側面と一致するか
あるいは、はみ出す様に設定されている。この固着パッ
ド（４）のはみ出し部（８）はヒートシンク（３）固着
時にはみ出す半田を溜めるものである。

固着パッド（４）上に固着されるヒートシンク（３）の
構造は温度サイクルによってパワー半導体素子（６）を
固着するろう材にクラックが発生しない様にパワー半導
体素子（６）の熱膨張率と近似させるために銅（Ｃ）９
インバー（工）、銅（Ｃ）の３層構造からなっている。

斯るヒートシンク（３）はプレス等の加工により所定の
形状に打抜きされ、その厚は混成集積回路の短小小型化
に伴って薄く形成され、ここでは１ｍ以下で設定されて
いる。

ヒートシンク（３）上には発熱を有するパワートランジ
スタ等のパワー半導体素子（６）がろう材によって固着
されている。本実施例においてヒートシンク（３）の固
着面積を１とすれば固着される半導体素子り６）の大き
さは、面積上に対して０．８〜０．９という比較的大き
い半導体素子（６）が固着されることになる。

次に斯るヒートシンク（３）を固着パッド（４）上に固
着する固着方法を第４図に基づいて説明する。

固着パッド（４）が形成された基板（１）を所定の温度
に加熱し、パッド（４）上にあらかじめ付着された半田
（図示しない）を溶解する。その固着パッド（４）上に
あらかじめパワー半導体素子（６）が付着されたヒート
シンク（３）を載置する。このとき、固着ハツト（４）
の対向する２辺はヒートシンク（３）の側面より内側と
なる様に既に設定されている。

次に超音波振動を加えるために振動子（９）をヒートシ
ンク（３）の辺に当接させる。振動子（９）は第４図及
び第５図に示す如く、その底面の対向する側辺部はテー
バ状に形成され、そのテーパ面とヒートシンク（３）の
辺とが当接きれる。このとき、本発明では振動子（９）
のテーパ面は固着パッド（４）の辺がヒートシンク（３
）内に配置された側のヒートシンク（３）の辺と当接さ
れる様に設定されるものとする。

振動子（９）とヒートシンク（３）を当接させた後、超
音波振動を加えると固着パッド（４）上にヒートシンク
（３）が固着される。超音波振動の印加時にヒートシン
ク（３）固着用の半田は固着パッド（４）のはみ出し部
（８）に溜まり、たとえヒートシンク（３）上にせり上
ったとしても振動子（９）が当接されない側面へせり上
るため振動子（９〉にせり上りによって半田が付着する
ことがない。

第６図乃至第８図は他の実施例を示すものであり、固着
パッド（４）の対向する２辺を凹部状にした場合を示し
たものであり、この様な場合は第７図、第８図の如き、
振動子（９）の底面の一部のみをテーバ面とすれば同様
な効果を有することができる。

（ト）発明の効果 以上に詳述した如く、本発明に依れば、ヒートシンクが
固着される固着パッドの対向する辺をヒートシンクの側
面より内側となる様に設定し、ヒートシンクの側面より
内側に配置された固着パッド側に振動子を当接すること
により、ヒートシンクに超音波振動を加えても振動子側
への半田のせり上りを防止することができ、ヒートシン
クの固着作業の効率が向上する利点を有する。

また本発明ではヒートシンクとパワー半導体素子との大
きさが略等しい構造となるため混成集積回路の軽薄短小
に大きく寄与することができるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を示す平面図、第２図は第１図の■−■
断面図、第３図は第１図のＩ−Ｉ断面図、第４図はヒー
トシンクの固着方法を示す断面図、第５図は第４図で示
したヒートシンクを示す斜視図、第６図乃至第８図は他
の実施例を示す図、第９図乃至第１１図は従来例を示す
断面図である。 （１）・・・混成集積回路基板、　（２）・・・導電路
、（３）・・・ヒートシンク、（４）・・・固着パッド
、　（６）・・・パワー半導体素子。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）良熱伝導性の混成集積回路基板と、 前記基板上に形成された所望形状の導電路と、前記導電
   路の一部に設けたヒートシンク固着用の固着パッドと、 前記固着パッドに超音波振動を加えて半田付されたヒー
   トシンクと、 前記ヒートシンク上に固着されたパワー半導体素子とを
   具備する混成集積回路において、 前記固着パッドの対向する辺の少なくとも一部分が前記
   ヒートシンクの側面より内側に配置されていることを特
   徴とする混成集積回路。
2. （２）前記固着パッドの他の対向する辺は前記ヒートシ
   ンクの側面と一致していることを特徴とする請求項１記
   載の混成集積回路。
3. （３）前記固着パッドの他の対向する辺は前記ヒートシ
   ンクの側面よりはみ出していることを特徴とする請求項
   １記載の混成集積回路。
4. （４）良熱伝導性の混成集積回路基板上に形成された導
   電路の固着パッド上にパワー半導体素子が固着されたヒ
   ートシンクを固着する混成集積回路の製造方法において
   、 前記固着パッドの対向する辺を前記ヒートシンクの側よ
   り内側、他の対向する辺を前記ヒートシンクの側辺より
   はみ出す様に形成し、 前記固着パッド上に半田層を介してヒートシンクを載置
   し、 前記ヒートシンクに超音波振動子を当接させ、前記超音
   波振動子が超音波振動を加え、前記固着パッド上に前記
   ヒートシンクを固着することを特徴とする混成集積回路
   の製造方法。
5. （５）前記超音波振動子の底面両端部はテーパ面状に形
   成され、前記テーパ面部は前記固着パッドの対向する辺
   が前記ヒートシンクより露出しない側の前記ヒートシン
   ク側辺部に当接され、超音波振動が加えられていること
   を特徴とする請求項４記載の混成集積回路の製造方法。
6. （６）良熱伝導性の混成集積回路基板上に形成された導
   電路の固着パッド上にパワー半導体素子が固着されたヒ
   ートシンクを固着する混成集積回路の製造方法において
   、 前記固着パッドの対向する辺を前記ヒートシンクの側辺
   より内側となる様に凹部状、他の対向する側辺を前記ヒ
   ートシンクよりはみ出す様に凸部状に形成し、 前記固着パッド上に半田層を介してヒートシンクを載置
   し、 前記固着パッドの凹部側に載置された前記ヒートシンク
   側面に超音波振動子を当接させ、 前記超音波振動子から超音波振動を加え前記固着パッド
   上にヒートシンクを固着することを特徴とする混成集積
   回路の製造方法。
7. （７）前記超音波振動子の底面両端部の中央部のみテー
   パ面状に形成され、前記テーパ面が前記ヒートシンクに
   当接され超音波振動が加えられることを特徴とする請求
   項６記載の混成集積回路の製造方法。
8. （８）前記ヒートシンクと前記パワー半導体素子との比
   率は１／０．８〜０．９であることを特徴とする請求項
   １、４又は６記載の混成集積回路及びその製造方法。
9. （９）前記ヒートシンクは銅、インバー、銅の３層構造
   であることを特徴とする請求項１、４又は６記載の混成
   集積回路及びその製造方法。