JPH0534829B2 - - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 軽金属製の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。