JPH0534829B2 - - Google Patents
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- JPH0534829B2 JPH0534829B2 JP58176605A JP17660583A JPH0534829B2 JP H0534829 B2 JPH0534829 B2 JP H0534829B2 JP 58176605 A JP58176605 A JP 58176605A JP 17660583 A JP17660583 A JP 17660583A JP H0534829 B2 JPH0534829 B2 JP H0534829B2
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- rectifier
- solder
- metal plate
- protrusions
- heat dissipation
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/20—Arrangements for cooling
- H10W40/22—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections
- H10W40/226—Arrangements for cooling characterised by their shape, e.g. having conical or cylindrical projections characterised by projecting parts, e.g. fins to increase surface area
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、例えば車両用の交流発電機におい
て使用される放熱効果を有する半導体整流装置に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor rectifier device having a heat dissipation effect, which is used, for example, in an alternator for a vehicle.
例えば、車両用交流発電機において発生電圧を
全波整流する半導体整流装置にあつては、その実
用動作時において大きな熱を発生するものである
ため、放熱機構を備えているものである。第1図
はこのような半導体整流装置の構成を示すもので
あつて、冷却フインを構成する放熱電極11に形
成したエンボス部12に対して半導体整流器13
を半田14によつてろう付け固定するようにして
いる。ここで、上記整流器13は整流動作をする
半導体チツプ15を半田を介してデイスク17に
接続固定すると共に、この半導体チツプ15に対
してリード線18を同じく半田19で接続固定
し、デイスク17内にシリコンゴム20を充填し
て気密封止するように構成するものである。 For example, a semiconductor rectifier that performs full-wave rectification of the voltage generated in a vehicle alternator generates a large amount of heat during practical operation, so it is equipped with a heat dissipation mechanism. FIG. 1 shows the configuration of such a semiconductor rectifier, in which a semiconductor rectifier 13 is connected to an embossed portion 12 formed on a heat dissipation electrode 11 constituting a cooling fin.
are brazed and fixed with solder 14. Here, in the rectifier 13, a semiconductor chip 15 that performs a rectifying operation is connected and fixed to a disk 17 via solder, and a lead wire 18 is also connected and fixed to this semiconductor chip 15 with solder 19, and is inserted into the disk 17. It is configured to be filled with silicone rubber 20 and hermetically sealed.
このような整流装置において、半田14は整流
器13と放熱電極11との間の電気的接続状態の
確保、および外部からの機械的な衝撃による放熱
電極11の変形、等の歪み影響を整流器13に対
して与えないようにする、歪み緩和のための重要
な役割を果たしている。したがつて、この半田1
4の層の厚さの管理は、この種整流装置の信頼性
の向上のために重要な問題である。 In such a rectifier, the solder 14 ensures electrical connection between the rectifier 13 and the heat dissipation electrode 11, and protects the rectifier 13 from distortion effects such as deformation of the heat dissipation electrode 11 due to external mechanical impact. It plays an important role in alleviating distortion by preventing it from being applied. Therefore, this solder 1
Control of the thickness of layer 4 is an important issue for improving the reliability of this type of rectifier.
また、省資源、省エネ等の社会的ニーズによつ
て整流装置の軽量化が要求され、冷却フインを構
成する放熱電極11の材質をアルミニユーム等の
軽金属に変換する状況にある。しかし、このよう
な軽金属冷却フインを使用した場合、鉄、銅等の
材質に比較して熱膨脹係数が大きくまた機械的強
度の劣るものである。このため、このような整流
装置にあつては、整流器13に与えられる熱歪
み、機械的歪みの影響が必然的に大きくなる。 In addition, due to social needs such as resource saving and energy saving, weight reduction of the rectifier is required, and the material of the heat dissipating electrode 11 constituting the cooling fin is being changed to a light metal such as aluminum. However, when such light metal cooling fins are used, they have a large coefficient of thermal expansion and poor mechanical strength compared to materials such as iron and copper. Therefore, in such a rectifier, the effects of thermal strain and mechanical strain applied to the rectifier 13 inevitably become large.
従来から知られている半田層の厚さの管理手段
は、半田付け温度、半田量の管理によるものであ
るが、整流器13の重量、半田付け温度、半田量
等にバラツキがあるために、実際の半田付け後の
半田層の厚さには大きな変動がある。したがつ
て、軽金属による冷却フインの歪み影響を効果的
に緩和することのできないものであり、このため
整流器13を破損するようなおそれも多いもので
ある。 Conventionally known means of controlling the thickness of the solder layer is to control the soldering temperature and amount of solder, but since there are variations in the weight of the rectifier 13, soldering temperature, amount of solder, etc. There is a large variation in the thickness of the solder layer after soldering. Therefore, it is not possible to effectively alleviate the distortion effect of the cooling fins caused by the light metal, and there is a high possibility that the rectifier 13 may be damaged.
この発明は上記のような点に鑑みなされたもの
で、冷却フインを構成する放熱電極をアルミニユ
ームのような軽金属材料で構成するような場合で
あつても、この放熱電極と半導体整流器との結合
状態を、電気的接続状態を充分なものとすると共
に、機械的接合状態も整流器に対して熱的歪み、
機械的歪みの悪影響が与えられないようにして、
信頼性を充分に向上させることができるようにす
る半導体整流装置を提供しようとするものであ
る。 This invention was made in view of the above points, and even when the heat dissipation electrodes constituting the cooling fins are made of a light metal material such as aluminum, the bonding state between the heat dissipation electrodes and the semiconductor rectifier cannot be changed. In addition to ensuring sufficient electrical connection, the mechanical connection also prevents thermal distortion and
Avoiding the negative effects of mechanical distortion,
It is an object of the present invention to provide a semiconductor rectifier that can sufficiently improve reliability.
すなわち、この発明に係る半導体整流装置は、
冷却フインを構成する軽金属よりなる放熱電極に
対して、ろう着可能な金属板状体を金属結合によ
つて一体的に固着結合すると共に、この金属板状
体に対して半田によつて整流器を取り付けるよう
にし、上記金属板状体に対しては、整流器の方向
に向けて複数の突起を形成し、これを整流器と当
接させて半田厚さをこの突起の高さと同じにし
て、半田層の厚さが一定に保たれるようにしたも
のである。 That is, the semiconductor rectifier according to the present invention has the following features:
A solderable metal plate is integrally fixedly bonded to the heat dissipation electrode made of a light metal constituting the cooling fin by metal bonding, and a rectifier is attached to the metal plate by soldering. To attach the metal plate, form a plurality of protrusions facing the rectifier, bring the protrusions into contact with the rectifier, make the solder thickness the same as the height of the protrusions, and apply a solder layer. The thickness is kept constant.
以下図面を参照してこの発明の一実施例を説明
する。第2図はその断面構造を示すもので、冷却
フインを構成する放熱電極11は軽金属材料例え
ばアルミニユームによつて構成されている。そし
て、この放熱電極11のエンボス部12に対して
第1図で示したと同様に構成される(同一構成部
分は同一符号で示している)半導体整流器13を
取り付けるものがあるが、このエンボス部12に
対してろう着可能な金属材料でなる金属板状体2
1が取り付けられる。この金属板状体21は、放
熱電極11に対して固層接合状態で一体的に結合
するもので、この一体的結合手段は、例えば金属
板状体21を放熱電極11に対して押圧しながら
この板状体21に超音波振動、または高周波振動
を加える。すなわち、金属板状体21と放熱電極
11との相互の接合面に介在する酸化被膜が粉散
して純粋な金属面が露出される状態となり、した
がつて接合圧力で上記接合面が原子間隔に近付
き、その接合部に強固な金属結合が生ずるように
なるものである。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows its cross-sectional structure, and the heat dissipation electrode 11 constituting the cooling fin is made of a light metal material, such as aluminum. There is a device in which a semiconductor rectifier 13 configured in the same manner as shown in FIG. Metal plate-shaped body 2 made of a metal material that can be soldered to
1 is attached. This metal plate-like body 21 is integrally coupled to the heat-radiating electrode 11 in a solid bonding state, and this integral coupling means is performed, for example, by pressing the metal plate-like body 21 against the heat-dissipating electrode 11. Ultrasonic vibration or high frequency vibration is applied to this plate-shaped body 21. In other words, the oxide film interposed on the bonding surface between the metal plate 21 and the heat dissipating electrode 11 is scattered and the pure metal surface is exposed, so that the bonding pressure causes the bonding surface to have an atomic spacing. As the metal approaches the point of contact, a strong metallic bond is formed at the joint.
ここで、上記金属板状体21は、整流器13を
構成するデイスク17とほぼ等しい熱膨脹係数を
有し、かつ熱伝導性、半田付け良好な金属材料、
例えば銅で構成されるものである。 Here, the metal plate-like body 21 is made of a metal material having a coefficient of thermal expansion approximately equal to that of the disk 17 constituting the rectifier 13, and having good thermal conductivity and soldering.
For example, it is made of copper.
そして、この金属板状体21に対しては、整流
器13のデイスク17の方向に向けて複数の同じ
高さの突起22a,22b,……を形成するもの
で、この突起22a,22b……の先端を整流器
13に当接させることによつて、整流器13が金
属板状体21と平行状態で支持設定されるように
する。この場合突起22a,22b,……は、少
なくとも3個以上であることが望ましい。そして
この金属板状体21と整流器13との間は、半田
14によつて一体に結合するものである。 A plurality of protrusions 22a, 22b, . . . having the same height are formed on this metal plate-like body 21 toward the disk 17 of the rectifier 13. By bringing the tip into contact with the rectifier 13, the rectifier 13 is supported and set in parallel with the metal plate-like body 21. In this case, it is desirable that the number of protrusions 22a, 22b, . . . is at least three or more. The metal plate-like body 21 and the rectifier 13 are integrally connected by solder 14.
すなわち、上記のように構成される半導体整流
装置にあつては、整流器13を支える半田14層
の厚さは突起22a,22b,……の高さと等し
く均一的に設定されるようになるものであり、こ
の半田14層の役割である機械的歪み緩和等の効
果を最大限に発揮させることが非常に容易となる
ものである。したがつて、機能発揮上で重要な整
流器13の損傷の発生が充分少ない状態とするこ
とのできるもので、高品質の半導体整流装置を構
成するに効果的である。 That is, in the semiconductor rectifier configured as described above, the thickness of the solder 14 layer supporting the rectifier 13 is uniformly set to be equal to the height of the protrusions 22a, 22b, . This makes it extremely easy to maximize the effects of mechanical strain relaxation, which is the role of the 14 solder layers. Therefore, the occurrence of damage to the rectifier 13, which is important for performance, can be sufficiently minimized, and this is effective for constructing a high-quality semiconductor rectifier device.
ここで、突起22a,22b,……は打ち出し
によつて構成されるような背面部に凹部の存在し
ない状態で形成されるものであり、したがつて整
流器13部の発熱を効果的に放熱電極11すなわ
ち冷却フインに伝達することのできるよのであ
り、放熱効果を充分なものとして整流器13の温
度の上昇を効果的に防止することのできるもので
ある。この場合、突起22a,22b,……は金
属板状体21を放熱電極11に固層接合状態で一
体化する圧接過程で形成することのできるもので
あり、特別の加工工程を必要とするものではな
い。 Here, the protrusions 22a, 22b, . 11, that is, the heat can be transmitted to the cooling fins, and the temperature of the rectifier 13 can be effectively prevented from increasing by providing a sufficient heat dissipation effect. In this case, the protrusions 22a, 22b, . . . can be formed in a pressure welding process in which the metal plate-like body 21 is integrated with the heat dissipation electrode 11 in a solid bond state, and do not require a special processing process. isn't it.
以上のようにこの発明によれば、冷却フインを
軽金属材料で構成するような場合であつても、半
田付け工程における整流器加圧荷重を、予め整流
器の重量、半田付け温度、半田量等のばらつきを
考慮して適当な値に決めることによつて、突起を
容易且つ確実に整流器に当接させて半田層を常に
突起高さと等しくなるように、整流器を冷却フイ
ンに取り付けることのできるものであり、しかも
整流器を熱的歪み、機械的歪み等からの悪影響か
ら効果的に守ることのできるものであり、この種
整流装置の信頼性の向上させるために非常に大き
な効果を発揮するものである。 As described above, according to the present invention, even when the cooling fins are made of a light metal material, the pressure load on the rectifier in the soldering process can be adjusted in advance to compensate for variations in the weight of the rectifier, soldering temperature, amount of solder, etc. By taking this into consideration and determining an appropriate value, the rectifier can be attached to the cooling fin in such a way that the protrusion easily and reliably contacts the rectifier and the solder layer is always equal to the protrusion height. Moreover, it can effectively protect the rectifier from the adverse effects of thermal distortion, mechanical distortion, etc., and is very effective in improving the reliability of this type of rectifier.
尚、実施例では放熱電極11に対して1個の整
流器13を取り付ける状態で示しているが、もち
ろん1つの放熱電極11に対して複数個の整流器
を取り付けるようにしても良いことはもちろんで
ある。 In the embodiment, one rectifier 13 is attached to the heat dissipation electrode 11, but it is of course possible to attach a plurality of rectifiers to one heat dissipation electrode 11. .
また、上記実施例では半導体チツプを半田を介
してデイスクに対して接続固定すると共に、この
半導体チツプに対してリード線を同じく半田で接
続固定し、デイスク内にシリコンゴムを充填して
チツプ部を気密封止するようにして構成した半導
体整流器を取り付ける状態で示している。しか
し、これはもちろん半田でろう付け固定するもの
であれば、いかなる半導体整流器であつてもよい
ものである。 In the above embodiment, the semiconductor chip is connected and fixed to the disk via solder, and the lead wires are also connected and fixed to the semiconductor chip using solder, and the disk is filled with silicone rubber to seal the chip part. A semiconductor rectifier configured to be hermetically sealed is shown attached. However, this may of course be any semiconductor rectifier as long as it is brazed and fixed with solder.
さらに、上記実施例では放熱電極にエンボス部
を形成した状態で示しているが、これはもちろん
エンボス部を形成しない状態であつてもよいもの
である。 Furthermore, although the above embodiments are shown with embossed portions formed on the heat dissipation electrodes, it is of course possible to have no embossed portions formed thereon.
第1図は従来の半導体整流装置を示す断面図、
第2図はこの発明の一実施例に係る半導体整流装
置を説明する断面構成図である。
11……放熱電極(冷却フイン)、12……エ
ンボス部、13……半導体整流器、14……半
田、15……半導体チツプ、21……金属板状
体、22a,22b……突起。
Figure 1 is a sectional view showing a conventional semiconductor rectifier;
FIG. 2 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a semiconductor rectifier according to an embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Heat dissipation electrode (cooling fin), 12... Embossed part, 13... Semiconductor rectifier, 14... Solder, 15... Semiconductor chip, 21... Metal plate-shaped body, 22a, 22b... Protrusion.
Claims (1)
属板状体を金属結合により一体的に固着結合する
と共に、この金属板状体に対して半田層を介して
半導体整流器を取り付け、上記金属板状体には複
数の突起を設け、この突起を上記半導体整流器に
当接させることによつて、上記半田層の厚さを上
記突起の高さと等しくして一定に保たせるように
したことを特徴とする半導体整流装置。1. A metal plate-like body that can be soldered to a heat dissipating electrode made of a light metal is integrally fixed and bonded by metal bonding, and a semiconductor rectifier is attached to this metal plate-like body via a solder layer, and the metal plate The shaped body is provided with a plurality of protrusions, and by bringing the protrusions into contact with the semiconductor rectifier, the thickness of the solder layer is kept constant and equal to the height of the protrusions. Semiconductor rectifier device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58176605A JPS6066847A (en) | 1983-09-24 | 1983-09-24 | Semiconductor rectifying device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58176605A JPS6066847A (en) | 1983-09-24 | 1983-09-24 | Semiconductor rectifying device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6066847A JPS6066847A (en) | 1985-04-17 |
| JPH0534829B2 true JPH0534829B2 (en) | 1993-05-25 |
Family
ID=16016485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58176605A Granted JPS6066847A (en) | 1983-09-24 | 1983-09-24 | Semiconductor rectifying device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6066847A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0345641U (en) * | 1989-09-08 | 1991-04-26 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5361970A (en) * | 1976-11-16 | 1978-06-02 | Fuji Electric Co Ltd | Semiconductor element |
| JPS55130135A (en) * | 1979-03-30 | 1980-10-08 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
| JPS5756218A (en) * | 1980-09-18 | 1982-04-03 | Toyota Motor Corp | Manufacture of polyurethane resin molding |
-
1983
- 1983-09-24 JP JP58176605A patent/JPS6066847A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6066847A (en) | 1985-04-17 |
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