JPH0562048U - パワー素子の固定構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱応力が付加されることの無いパワー素子の
固定構造を提供すること。 【構成】 外部放熱板７の上面７ａに、窒化アルミ製基
板３を載置する連続した枠部11を設け、該枠部11の内側
に深さ14の凹部13を形成する。凹部13に半田15を所定量
供給し、枠部11に窒化アルミ製基板３を載置して、窒化
アルミ製基板３を半田15を介して外部放熱板７の上面７
ａに固定する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、パワー素子の固定構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のパワー素子の固定構造では、該パワー素子の発熱に伴う熱膨張による素 子破損を防止する必要がある。この為に、図２に示すように、先ずパワー素子41 を例えばモリブデンＭｏ，タングステンＷ等の、素子と同等の線膨張係数の有す る材料からなる放熱板43に半田51を介して固定し、さらに前記放熱板43とアルミ ニウムＡｌ等からなる外部放熱板47との間にアルミナＡｌ₂ Ｏ₃ からなる絶縁基 板45を各々半田53，55を介して介装することにより、多層構造として、絶縁及び 熱応力緩和を図っていた。

【０００３】 しかしながら、前記の固定構造にあっては、多層構造を構成する必要があるた め工数が増大し、もって製造コストの増大につながる。 従って、以下に述べるような改善が成されている。即ち、図３に示すように、 パワー素子61を窒化アルミＡｌＮからなる、パワー素子61と同等の線膨張係数を 有すると共に絶縁性も兼ね備えた基板65に、半田63を介して固定することにより パワー素子61，基板65間の絶縁及び熱応力緩和を図ることが可能となる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、当該基板65をアルミニウムＡｌ等からなる外部放熱板47に固定 する際には、基板65の線膨張係数と外部放熱板47の線膨張係数との差異が大きい ため、シリコン接着剤等の緩衝材67を用いた接着により固定していた。 ここで、半田63及び基板65等を同一条件として、前記シリコン接着剤の厚みｔ に係る外部放熱板47の放熱面47ａの温度上昇ΔＴは、図４に示すようになる。即 ち、シリコン接着剤の厚みｔが厚過ぎると該シリコン接着剤の放熱性の悪さに起 因して伝熱性が劣化して放熱効果が低下し、一方薄すぎると基板65と外部放熱板 47との間の線膨張係数の差異を緩衝することが不可能となるという問題がある。

【０００５】 本考案は、このような上記の問題点に鑑みなされたもので、コストアップを招 くことなく、またパワー素子に熱応力が付加されることの無いパワー素子の固定 構造を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

このため、本考案は、パワー素子を窒化アルミ製基板に固定し、該窒化アルミ 製基板を外部放熱板に半田付け固定するパワー素子の固定構造において、外部放 熱板の前記窒化アルミ製基板の外縁より内側に相対する面に所定深さの凹部を設 け、該凹部に供給した半田を介して窒化アルミ製基板を外部放熱板に固定する構 成とした。

【０００７】

【作用】

以上の構成によれば、窒化アルミ製基板は凹部の深さ以上の厚みを持つ半田を 介して外部放熱板に固定されることとなる。もってパワー素子から窒化アルミ製 基板を介して外部放熱板に伝達される伝熱が、熱良導体である半田を介しての固 定により良好に維持できるので、放熱性を良好に確保できると共に、所定以上の 厚さを有した半田の緩衝機能によりパワー素子に熱応力が付加されることが防止 される。

【０００８】

【実施例】

以下に本考案の一実施例を、図１に基づいて説明する。 即ち、パワー素子１が窒化アルミＡｌＮからなる、パワー素子１と同等の線膨 張係数を有すると共に絶縁性も兼ね備えた基板３に、半田５を介して固定されて いる。また、当該基板３がアルミニウムＡｌ等からなる外部放熱板７に固定され るが、本考案に係る構成として、外部放熱板７の上面７ａに、前記窒化アルミ製 基板３を載置する連続した枠部11を設け、該枠部11の内側に深さ14の凹部13を形 成する。該凹部13に半田15を所定量供給するが、該半田15は凹部13内において深 さ14以上の厚みとなる。さらに、該半田15が溶融した状態において、該枠部11に 前記窒化アルミ製基板３が載置される。即ち、窒化アルミ製基板３は枠部11の上 部に位置する半田17と凹部13に供給された半田15の上に載置される。供給された 半田15が凹部13の深さ14以上の厚みを持つので、窒化アルミ製基板３は半田15と 接触し、該半田15を介して外部放熱板７の上面７ａに固定されることとなる。

【０００９】 従って、窒化アルミ製基板３が半田15を介して外部放熱板７に固定されること により、パワー素子１から窒化アルミ製基板３を介して外部放熱板７に伝達され る伝熱が熱良導体である半田15を介しての固定により良好に維持できるので、放 熱性を良好に確保できることとなる。さらに、半田15が凹部13の深さ14以上の厚 さを有しているので、当該半田15の緩衝機能により窒化アルミ製基板３と外部放 熱板７との線膨張係数の差を吸収することができる。

【００１０】 また、パワー素子１と外部放熱板７との間には窒化アルミ製基板３が介装され るだけであるので、多層構造ともならず、コストアップにもならない。 また、本実施例においては、凹部13を枠部11の内側に形成したが、外部放熱板 ７の上面７ａに直接凹部を設けてもよいことは勿論である。

【００１１】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、外部放熱板の前記窒化アルミ製基板の 外縁より内側に相対する面に所定深さの凹部を設け、該凹部に供給した半田を介 して窒化アルミ製基板を外部放熱板に固定する構成としたので、コストアップを 招くことも無く、パワー素子から窒化アルミ製基板を介して外部放熱板に伝達さ れる伝熱が、熱良導体である半田を介しての固定により良好に維持できるので、 放熱性を良好に確保でき、また半田の厚みに係る緩衝機能によりパワー素子に熱 応力が付加されることも防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す断面図

【図２】従来例を示す断面図

【図３】従来例を示す断面図

【図４】外部放熱板の温度上昇特性図

【符号の説明】

１ パワー素子 ３ 窒化アルミ製基板 ７ 外部放熱板 11 枠部 13 凹部 15 半田 17 半田

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/40 Ｆ 7220−4Ｍ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】パワー素子を窒化アルミ製基板に固定し、
   該窒化アルミ製基板を外部放熱板に半田付け固定するパ
   ワー素子の固定構造において、外部放熱板の前記窒化ア
   ルミ製基板の外縁より内側に相対する面に所定深さの凹
   部を設け、該凹部に供給した半田を介して窒化アルミ製
   基板を外部放熱板に固定したことを特徴とするパワー素
   子の固定構造。