JPH0783033B2 - 半導体素子固着板状体シート及びその使用方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、発熱性のパワー半導体等を金属製の放熱板に
固着した半導体素子固着板状体を有するシートとその使
用方法に関する。

［従来の技術］ ハイブリットICやパワートランジスタのような出力素子
は、負荷短絡等異常負荷により破壊の起こる可能性があ
る。そのため、大容量のものでは、保護回路を除くこと
はできない。このとき、保護回路の時間設定をするため
に、素子自体に熱強度をもたせるような設計をすること
は重要なことである。このため、一般的に半導体素子で
発生する熱や、熱伝導が悪く熱抵抗の大きい電気的絶縁
層の部分の熱抵抗を下げるために、放熱効果を持つ熱伝
導良好な銅板等からなる放熱板（ヒートシンク）を回路
内に取り付ける。

このような役割を果たしているヒートシンクとこれを取
り付けたパワー半導体の形成方法として、従来、第２図
で示すように、以下のような工程で製造されている。

まず、金属製の板状体シートａをヒートシンク２として
使用される部分と使用されない部分に区分するため、圧
延加工して中央部に凸状帯部を設ける。

続いて、金属製の板状体シートａの使用されない部分の
一方の側辺、または両側辺に沿って、一定の間隔で送り
孔４を穿設する。その後、上記送り孔４を有する連続し
たフレーム１となる部分と、ヒートシンク２として使用
される部分と、これらを結ぶリード５となる部分とを除
いて、それ以外の不要な部分を除去する。その後、この
板状体シートａにメッキを施す。

次に、ヒートシンク２として使用される部分にシート状
半田を施し、その上に半導体素子３を実装する。この状
態を第２図に示す。半導体素子３をヒートシンク２上に
実装するにあたり、ヒーターを有する加熱金型を下方向
から、300〜320℃の温度で圧接、加熱することによっ
て、安定的に固定される。

このようにして半導体素子３を実装したヒートシンク２
をリード５の接続部分から切断し、回路基板上にマウン
トしてパワー半導体を実装していた。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、第２図のような従来の方法では、半導体素子３
を実装したヒートシンク２とリード５との厚みを変えな
いと、ヒートシンク２とリード５の接続部分を切断する
際、切断応力が大きくなり、実装した半導体素子３に大
きなストレスが生じ、悪影響を及ぼすことになる。

このため、ヒートシンクとして使用される金属製の板状
体シートａを特別に圧延加工し、予め前記のような帯状
部を形成する必要があり、材料加工単価が割高となって
しまう。

また、上記のように金属製の板状体シートａを厚みの異
なるように圧延加工を施しても、半導体素子３を実装し
てからヒートシンク２とリード５の接続部分を切断する
に当っては、半導体素子３にストレスが生じる。このた
め、半導体素子３に生じるストレスを最小限に押え、そ
の影響を受けないようにするため、取扱いに十分な注意
が必要となる。

さらに、ヒートシンク２と、送り孔４を有するフレーム
１を接続させるリード５が必要となるため、金属製の板
状体シートに不使用部分が多くなり、材料の使用効率が
悪い。

そこで、本発明は、上記の問題点を解決するために、材
料として特別に圧延加工された金属製の板状体シートを
使用することなく、しかもヒートシンクとして使用され
る部分の割合を多くすることによって、材料の使用効率
を高め、さらには、ヒートシンクの切断時、実装された
半導体素子に悪影響を与えない半導体素子固着板状体シ
ートとその使用方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ すなわち、本発明による半導体素子固着板状体シート
は、一方の側辺または両側辺に沿って一定の間隔で送り
孔４が設けられた長尺な金属製シートａから、一定の間
隔で半導体素子固着用のヒートシンク２が打ち抜かれ、
この打ち抜かれたヒートシンク２が金属製シートａの打
ち抜き孔ｂに嵌め込まれて仮止めされ、さらに仮止めさ
れたヒートシンク２の表面に半導体素子３が固着されて
いることを特徴とする。

さらに本発明による半導体素子固着板状体シートの使用
方法は、一方の側辺または両側辺に沿って一定の間隔で
送り孔４が設けられた長尺な金属製シートａから、一定
の間隔で半導体素子固着用のヒートシンク２が打ち抜か
れ、この打ち抜かれたヒートシンク２が金属製シートａ
の打ち抜き孔ｂに嵌め込まれて仮止めされ、さらに仮止
めされたヒートシンク２の表面に半導体素子３が固着さ
れている半導体素子固着板状体シートを用い、上記半導
体素子３が固着されたヒートシンク２を上記金属製シー
トａから再分離することにより、半導体素子３が固着さ
れたヒートシンクを得ることを特徴とする。

［作用］ 上記本発明による半導体素子固着板状体シート及びその
使用方法によれば、第１図のように、ヒートシンク２と
して使用される金属製の板状体シートａを特別に圧延加
工する必要がなくなり、材料単価が割安となる。

さらに、ヒートシンク２をプレス加工で金属製の板状体
シートａから一度抜き、再度フレーム１として使用され
る金属製板状体シートａの打ち抜き孔ｂに挿入し、さら
にこのヒートシンク２に半導体素子３をマウントして使
用するため、第２図の従来例のように、送り孔４を有す
るフレーム１とヒートシンク２とを接続させるリード５
の部分が不要となる。従って、金属製の板状体シートａ
の全体の中でヒートシンク２として使用される部分の割
合が多くなり、材料の使用効率が良くなる。なお、ヒー
トシンク２として使用されない部分も、送り孔４を有す
るヒートシンク２の搬送用のフレーム１として使用され
るので、第２図のような従来例のフレーム１と同等のマ
ウント位置精度を確保することができる。

また、一度プレス抜き加工したヒートシンク２を、再度
フレーム１に圧入して仮止めしておくため、ヒートシン
ク２を回路基板に実装する際に、ヒートシンク２をフレ
ーム１から抜き出す時の加圧が２〜3kg/cm²と低い力で
済み、ヒートシンク２にマウントされている半導体素子
３にストレスを与えず、ストレスによる悪影響を及ぼす
ことがない。

以上のような作用を奏する半導体素子固着板状体シート
は、プレス加工で金属製の板状体シートａからヒートシ
ンク２を一度抜き、ヒートシンク２をフレーム１として
使用される金属製板状体シートａの打ち抜き孔ｂに再度
挿入し、さらにこのヒートシンク２に半導体素子３をマ
ウントするという手段により得られる。従って、比較的
簡単に製造することができ、しかもその使用方法は、従
来の搬送シートを使用するのに比べて、特別多くの工程
を必要としない。

［実施例］ 図面を参照にしながら、本発明の実施例を工程に従って
説明する。

まず、第３図（ａ）のように、均一の厚さの金属製の板
状体シートａに上方金型６をプレスしてヒートシンク２
を打ち抜き、下方金型７で受ける。続いて第３図（ｂ）
のように、打ち抜かれて下方金型７上に保持されたヒー
トシンク２を、下方金型７によって上記金属製の板状体
シートａの打ち抜き孔ｂに圧入して嵌め込み、仮止めす
る。これで、金属製の板状体シートａの不使用部分から
なるフレーム１に仮止めされた半導体素子固着板状体シ
ートが得られる。

次に第３図（ｃ）のように、この半導体素子固着板状体
シートを用いて、ヒートシンク２上にシート状半田８を
載せ、さらにこの上に半導体素子３をマウントし、上記
シート状半田８を下方加熱金型10によって300〜320℃の
温度で圧接、加熱することにより、半導体素子３を安定
的に固定する。こうして半導体素子３をマウントしたヒ
ートシンク２を仮止めした状態の半導体素子固着板状体
シートの平面を示したのが第１図である。第１図（ａ）
からわかるように、従来の搬送シートに必要であったリ
ード部分がないため、シートの単位面積当りにヒートシ
ンク２を多く設けることができ、不使用部分の一方の側
辺または両側辺には、これに沿って一定の間隔で送り孔
４が設けられ、搬送用に用いられる。さらに、第１図
（ｂ）のように、半導体素子３をマウントしたヒートシ
ンク２は、すでにフレーム１から切断されており、打ち
抜き孔ｂに仮止めされているため、次に述べる工程にお
いて従来例のようにフレーム１から切断される時のよう
な荷重がかからない。

この後、第３図（ｄ）のように、仮止めされていたフレ
ーム１から、真空チャック11と下方金型12を用いて半導
体素子３がマウントされたヒートシンク２を押し上げて
分離し、第３図（ｅ）のように、回路基板14の回路電極
15上に、半導体素子３がマウントされたヒートシンク２
を実装して、金属製の放熱板を有するパワー半導体を回
路基板14上に実装することができる。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明の半導体素子固着板状体シー
トとその使用方法によれば、ヒートシンク２とフレーム
１とに使用される金属製の板状体シートａを、厚さの異
なる異形材とする必要がなくなり、材料コストの低減が
可能となる。

さらに、従来例のように、送り孔４を有するフレーム１
とヒートシンク２とを接続させるリード５部分が不要と
なるため、板状体シートａの単位面積当り、多数のヒー
トシンク２を取り出すことができ、材料の使用効率が良
くなる。しかも、不使用部分として残されるフレーム１
も、ヒートシンク２の搬送用として使用でき、従来例の
フレーム１と同等のマウント位置精度を確保することが
できる。

また、一度プレス抜き加工したヒートシンク２を、再度
フレーム１に圧入して打ち抜き孔ｂに仮止めしておくだ
けのため、半導体素子３をマウントしてからヒートシン
ク２を回路基板に実装する際に、ヒートシンク２をフレ
ーム１から抜き出す時のプレス圧力として、半導体素子
３に影響を及ぼすほど大きな力が必要とされず、製品の
不良低減をもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明の半導体素子固着板状体シート
の概要を示す平面図、第１図（ｂ）は、前記のＡ−Ａ断
面図、第２図（ａ）は、従来の半導体素子固着板状体シ
ートの概要を示す平面図、第２図（ｂ）は、前記のＢ−
Ｂ断面図、第３図（ａ）〜（ｅ）は、本発明による半導
体素子固着板状体シートを形成並びに使用してパワー半
導体を作製する工程を示した断面図である。 １…フレーム、２…ヒートシンク、３…半導体素子、４
…送り孔、13…回路基板、ａ…金属製板状体シート、ｂ
…打ち抜き孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の側辺または両側辺に沿って一定の間
   隔で送り孔が設けられた長尺な金属製シートから、一定
   の間隔で半導体素子固着用のヒートシンクが打ち抜か
   れ、この打ち抜かれたヒートシンクが金属製シートの打
   ち抜き孔に嵌め込まれて仮止めされ、さらに仮止めされ
   たヒートシンクの表面に半導体素子が固着されているこ
   とを特徴とする半導体素子固着板状体シート。
2. 【請求項２】一方の側辺または両側辺に沿って一定の間
   隔で送り孔が設けられた長尺な金属製シートから、一定
   の間隔で半導体素子固着用のヒートシンクが打ち抜か
   れ、この打ち抜かれたヒートシンクが金属製シートの打
   ち抜き孔に嵌め込まれて仮止めされ、さらに仮止めされ
   たヒートシンクの表面に半導体素子が固着されているて
   いる半導体素子固着板状体シートを用い、上記半導体素
   子が固着されたヒートシンクを上記金属製シートから再
   分離することにより、半導体素子が固着されたヒートシ
   ンクを得ることを特徴とする半導体素子固着板状体シー
   トの使用方法。