JPH11204700A - Power module with integrated radiation fins - Google Patents
Power module with integrated radiation finsInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低熱抵抗でかつ高信頼のパワーモジュールを提
供する。
【解決手段】パワーモジュールを高熱伝導率の絶縁樹脂
シートで放熱フィンに熱圧着する。
【効果】低熱抵抗でかつ高信頼のパワーモジュールを実
現できる。
(57) [Problem] To provide a highly reliable power module having low thermal resistance. A power module is thermocompression-bonded to a radiation fin with an insulating resin sheet having a high thermal conductivity. [Effect] A highly reliable power module with low thermal resistance can be realized.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ等、電
力変換装置を構成するパワーモジュール、特にＩＧＢＴ
（Insulated Gate Bipolar Transistor ）モジュールに
おいて、パワーモジュールの低熱抵抗化を実現し信頼性
を向上させる構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power module, particularly an IGBT, which constitutes a power converter such as an inverter.
(Insulated Gate Bipolar Transistor) In a module, the present invention relates to a structure that realizes low thermal resistance of a power module and improves reliability.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の小容量インバータ装置のマイコン
等が搭載された制御回路基板を省略した模式図を図４に
示す。パワー半導体素子と放熱板が絶縁されたいわゆる
絶縁型モジュール４０が放熱フィン３０上にグリース３
１を介して固定されている。この絶縁型モジュール４０
の内部構造としては、図３（ａ）に示すように絶縁材料
にセラミックス基板（ＡｌＮ等）３５を使用したもの
と、図３（ｂ）に示すように絶縁金属基板３０７を使用
したものとがある。2. Description of the Related Art FIG. 4 is a schematic view of a conventional small-capacity inverter device without a control circuit board on which a microcomputer and the like are mounted. A so-called insulated module 40 in which the power semiconductor element and the radiator plate are insulated is provided with grease 3 on the radiator fin 30.
1 is fixed. This insulating module 40
3A has a structure using a ceramics substrate (such as AlN) 35 as an insulating material as shown in FIG. 3A and a structure using an insulating metal substrate 307 as shown in FIG. 3B. is there.
【０００３】図３（ａ）では、モジュール底面を構成す
る放熱用金属ベース３２上に絶縁用セラミックス基板３
５がはんだ付けされ、その上にパワー半導体素子３８が
はんだ付けされている。はんだ付け用金属箔３４，３６
は、あらかじめ熱圧着またはろう付け等の手法でセラミ
ックス基板３５に接着されている部品であり、金属箔３
６は主端子，制御端子につながる通電用基板の役割も果
たしている。In FIG. 3A, an insulating ceramic substrate 3 is provided on a heat-dissipating metal base 32 constituting the bottom of the module.
5 is soldered, and the power semiconductor element 38 is soldered thereon. Metal foil for soldering 34, 36
Is a component that has been bonded to the ceramic substrate 35 in advance by a method such as thermocompression bonding or brazing.
Reference numeral 6 also serves as a current-carrying board connected to the main terminals and control terminals.
【０００４】図３（ｂ）では、絶縁金属基板３０７の上
に熱拡散用金属板３０６およびパワー半導体素子３８が
はんだ付けされた構造となっている。絶縁金属基板３０
７は、絶縁樹脂層３０３を表面に有する放熱用金属ベー
ス３０２上に金属箔３０４が接着された構造を有してお
り、金属箔３０４は主端子，制御端子につながる通電用
基板の役割も果たしている。FIG. 3B shows a structure in which a heat diffusion metal plate 306 and a power semiconductor element 38 are soldered on an insulating metal substrate 307. Insulated metal substrate 30
Reference numeral 7 denotes a structure in which a metal foil 304 is bonded to a metal base 302 for heat dissipation having an insulating resin layer 303 on the surface, and the metal foil 304 also serves as a current-carrying substrate connected to main terminals and control terminals. I have.
【０００５】図３（ｂ）の絶縁樹脂層３０３の熱抵抗
は、図３（ａ）のセラミックス基板３５のそれよりも大
きいので、図３（ｂ）の構造は図３（ａ）に比べて電流
容量が小さいパワーモジュールに使用される。図３
（ａ），（ｂ）ともに、パワーモジュールを放熱フィン
３０に固定するのにグリースを使用しており、また、は
んだ層はパワー半導体素子３８，接着用はんだ３７およ
び、セラミックス基板３５，接着用はんだ３３あるいは
熱拡散板３０６，接着用はんだ３０５の２層となってい
る。The thermal resistance of the insulating resin layer 303 shown in FIG. 3B is higher than that of the ceramic substrate 35 shown in FIG. 3A, so that the structure shown in FIG. 3B is different from that shown in FIG. Used for power modules with small current capacity. FIG.
In both cases (a) and (b), grease is used to fix the power module to the radiation fins 30, and the solder layers are composed of the power semiconductor element 38, the bonding solder 37, the ceramic substrate 35, and the bonding solder. 33 or two layers of a heat diffusion plate 306 and an adhesive solder 305.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記の従来構造は、モ
ジュール信頼性の面で以下の問題を持っている。The above-mentioned conventional structure has the following problems in terms of module reliability.
【０００７】大電流用の図３（ａ）および電流容量約５
０Ａ以下用の図３（ｂ）に示すように、従来構造はとも
にパワーモジュール４０を放熱フィン３０に固定するの
にグリース３１を使用している。グリース３１は、パワ
ーモジュール４０と放熱フィン３０の間に存在する空気
による断熱を防ぐため必須である。しかし、均一に塗布
することが困難であり、塗布面内で熱のばらつきが生じ
てしまうという問題点を持っている。また、グリースの
塗布は作業性が悪く、装置組み立てコストの上昇をもた
らす。さらに、放熱系のなかでは、はんだ等、他の物質
と比べてグリースは高熱抵抗物質であり、たとえ薄く
（例えば５０mm程度）塗布できたとしても装置全体の熱
抵抗のなかでは支配的であり、装置の温度上昇の主原因
となっている。そして、モジュールが大容量化されると
流れる電流が大きくなり、チップの発熱も大きくなるた
め、グリースの熱抵抗の問題は深刻なものとなり、ま
た、大容量化はモジュールが大きくなることを意味し、
面内ばらつきも顕著なものとなってしまう。FIG. 3A for a large current and a current capacity of about 5
As shown in FIG. 3B for 0A or less, both of the conventional structures use grease 31 to fix the power module 40 to the radiation fin 30. The grease 31 is essential for preventing heat insulation between the power module 40 and the radiation fins 30 due to air existing between the power module 40 and the radiation fins 30. However, there is a problem that it is difficult to apply the coating uniformly, and that a variation in heat occurs on the coating surface. In addition, the application of grease is inferior in workability and causes an increase in apparatus assembly cost. Further, in the heat dissipation system, grease is a material having a high heat resistance compared to other materials such as solder, and even if it can be applied thinly (for example, about 50 mm), it is dominant in the heat resistance of the entire device, It is the main cause of the temperature rise of the equipment. As the capacity of the module increases, the current flowing increases, and the heat generated by the chip also increases.The problem of the thermal resistance of the grease becomes more serious, and increasing the capacity means that the module becomes larger. ,
In-plane variations also become remarkable.
【０００８】本発明は、上述したような問題点を考慮し
てなされたものであり、パワーモジュールの低熱抵抗化
を実現し、高信頼のパワーモジュールを提供することを
目的とする。The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and has as its object to realize a low thermal resistance of a power module and to provide a highly reliable power module.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来構造
の問題点を鑑みてなされたものであり、パワーモジュー
ルを放熱フィンに絶縁樹脂シート１１で熱圧着するもの
であり、グリースを使用しないところに大きな特徴があ
る。この絶縁樹脂シートは、高熱伝導率であることが好
ましい。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional structure, and is intended for thermocompression-bonding a power module to a radiating fin with an insulating resin sheet 11 without using grease. However, there is a big feature. This insulating resin sheet preferably has a high thermal conductivity.
【００１０】本発明によると、パワーモジュールは、グ
リースを使用するかわりに絶縁樹脂シートで放熱フィン
に熱圧着されており、熱抵抗を低減かつ均一化できるの
で、高信頼化が実現できる。According to the present invention, the power module is thermocompression-bonded to the radiating fin with an insulating resin sheet instead of using grease, and the thermal resistance can be reduced and made uniform, so that high reliability can be realized.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】本発明の実施例を、以下図面を使
用して詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００１２】パワーモジュール２０の内部の放熱系を模
式的に示すと、図１となる。パワーモジュール底面を構
成する電極（熱拡散用金属板）１２の上に直接パワー半
導体素子１４をはんだ付けした構造を有しており、非絶
縁型パッケージとなっている。すなわち、絶縁樹脂シー
ト１１は放熱フィン１０とパワー半導体素子１４の絶縁
と放熱を兼ねている。パワーモジュール２０には、コン
バータ部（ダイオード６個），インバータ部等、インバ
ータに必要な素子が搭載されている。FIG. 1 schematically shows a heat radiation system inside the power module 20. It has a structure in which a power semiconductor element 14 is soldered directly on an electrode (metal plate for heat diffusion) 12 constituting the bottom of the power module, and is a non-insulated package. That is, the insulating resin sheet 11 serves both to insulate and radiate the heat radiation fins 10 and the power semiconductor elements 14. The power module 20 includes elements required for the inverter, such as a converter (six diodes) and an inverter.
【００１３】まず、図２を使用して基本構成を説明す
る。パワーモジュール２０が放熱フィン１０に絶縁樹脂
シート１１で熱圧着されている。熱圧着の条件は５kgf
／cm2，１５１.９℃ で３分間である。この絶縁樹脂シ
ート１１は、例えば、アルミナフィラ（α−Ａｌ2Ｏ3）
を７１.３ｗｔ％ 含んだビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂が使用されるが、ＡｌＮ，ＳｉＣ，ＳｉＯ2 ，ＭｇＯ
フィラでも良い。図１に示すように、パワーモジュール
２０の底面をなす熱拡散用金属板１２上にはパワー半導
体素子１４がはんだ付けされており、パワーモジュール
２０から伸びる制御端子２１は、図２の上部に配される
プリント基板（図示なし）に搭載された制御回路へとつ
ながる。放熱フィン１０上には別に外部３相入力端子
（Ｒ，Ｓ，Ｔ）２６，外部３相出力端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ）
２７がねじ止めまたは接着剤で固定されており、ブスバ
ー配線２２，２３，２４，２５によってパワーモジュー
ル２０とつながっている。リードフレーム（ブスバー配
線と同じ）は熱拡散板１２を兼ねており、その厚さは１
mm程度である。また、この構造ははんだを１層しか使用
しない。First, the basic configuration will be described with reference to FIG. The power module 20 is thermocompression-bonded to the radiation fins 10 with an insulating resin sheet 11. The condition of thermocompression bonding is 5kgf
/ Cm 2 , 151.9 ° C. for 3 minutes. The insulating resin sheet 11 is made of, for example, alumina filler (α-Al 2 O 3 ).
Used is a bisphenol A type epoxy resin containing 71.3 wt% of AlN, SiC, SiO 2 , MgO.
Fira is also fine. As shown in FIG. 1, a power semiconductor element 14 is soldered on a heat diffusion metal plate 12 forming a bottom surface of the power module 20, and a control terminal 21 extending from the power module 20 is arranged at an upper part of FIG. To a control circuit mounted on a printed circuit board (not shown). External three-phase input terminals (R, S, T) 26 and external three-phase output terminals (U, V, W) are separately provided on the radiation fin 10.
27 is fixed with a screw or an adhesive, and is connected to the power module 20 by bus bar wirings 22, 23, 24, 25. The lead frame (same as the busbar wiring) also serves as the heat diffusion plate 12 and has a thickness of 1 mm.
mm. This structure also uses only one layer of solder.
【００１４】グリースを使用しないことにより、同一形
態のとき、装置全体の熱抵抗は0.54℃／Ｗと、図３
（ｂ）の０.７３℃／Ｗに比べて大幅に低下しており、
図３(ａ）の０.５８℃／Ｗ よりも良好な値が得られて
いる。このように、熱抵抗が小さいので、放熱フィンの
幅，数を小さくすることができ、装置の小型化を達成で
きる作用を持つ。また、大電流用にも使用可能であると
いう作用がある。Since no grease is used, the thermal resistance of the entire apparatus is 0.54 ° C./W when the same configuration is used.
(B) significantly lower than 0.73 ° C / W,
A value better than 0.58 ° C./W in FIG. 3A is obtained. As described above, since the thermal resistance is small, the width and the number of the radiation fins can be reduced, and the device has an effect of achieving the miniaturization of the device. In addition, there is an effect that it can be used for a large current.
【００１５】放熱フィンを含んで樹脂封止するパワーモ
ジュールについての実施例を図５に示す。図５の断面の
基本構造は図１に同じである。リードフレーム５３が放
熱フィン１０に絶縁樹脂シート１１で熱圧着されてお
り、その上にパワー半導体素子１４がはんだ付けされて
いる。パワー半導体素子１４，はんだ１３，リードフレ
ーム５３、絶縁樹脂シート１１，放熱フィン１０はエポ
キシ系樹脂５０で一括してトランスファモールドされて
いる。パワー半導体素子１４と、ゲート端子５１，主端
子５２の間はＡｌワイヤでワイヤボンディングされてい
る。FIG. 5 shows an embodiment of a power module including a radiation fin and sealed with resin. The basic structure of the cross section of FIG. 5 is the same as that of FIG. The lead frame 53 is thermocompression-bonded to the radiation fins 10 with the insulating resin sheet 11, and the power semiconductor element 14 is soldered thereon. The power semiconductor element 14, the solder 13, the lead frame 53, the insulating resin sheet 11, and the radiating fins 10 are collectively transfer-molded with an epoxy resin 50. The power semiconductor element 14 and the gate terminal 51 and the main terminal 52 are wire-bonded with an Al wire.
【００１６】インバータ装置のコンバータ部分とインバ
ータ部分を別々にトランスファモールドした実施例を図
６に示す。放熱フィン１０上には、別々にトランスファ
モールドされたコンバータ６０およびインバータ６１が
絶縁樹脂シート１１で熱圧着されている。FIG. 6 shows an embodiment in which the converter portion and the inverter portion of the inverter device are separately transfer-molded. On the radiating fin 10, a separately transfer-molded converter 60 and inverter 61 are thermocompression-bonded with an insulating resin sheet 11.
【００１７】外部入力端子２６からブスバー配線６２，
６３，６４がコンバータ６０につながっている。コンバ
ータ６０とインバータ６１の間はＰ配線６５，Ｎ配線６
６の２本でつながっており、インバータ６１は外部出力
端子２７とブスバー配線でつながっている。また、制御
端子６７は、図６の上部に配されるプリント基板（図示
なし）上の制御回路へとつながる。From the external input terminal 26 to the bus bar wiring 62,
63 and 64 are connected to the converter 60. Between the converter 60 and the inverter 61, a P wiring 65 and an N wiring 6
6 and the inverter 61 is connected to the external output terminal 27 by bus bar wiring. Further, the control terminal 67 is connected to a control circuit on a printed circuit board (not shown) arranged at the upper part of FIG.
【００１８】ここで、その他の実施例として、コンバー
タ６０およびインバータ６１は熱圧着シート１１上の任
意の場所に配置することができる。また、ブレーキ相部
分をトランスファモールドして熱圧着シート１１上に搭
載することも考えられる。さらに、１個のコンバータと
２個のインバータを熱圧着シート１１上に配置すること
や、外部入力端子２６および外部出力端子２７をプリン
ト基板（図示なし）上に搭載することも考えられる。Here, as another embodiment, the converter 60 and the inverter 61 can be arranged at any positions on the thermocompression bonding sheet 11. It is also conceivable to transfer mold the brake phase portion and mount it on the thermocompression bonding sheet 11. Further, it is conceivable to arrange one converter and two inverters on the thermocompression bonding sheet 11 or to mount the external input terminal 26 and the external output terminal 27 on a printed circuit board (not shown).
【００１９】インバータ部分とコンバータ部分を別々に
放熱フィン上に搭載した実施例を図７に示す。図７
（ａ）は図７（ｂ）で示すプリント基板７０２を実装す
る前の構造であり、図７（ｂ）はプリント基板７０２を
実装した後の構造である。FIG. 7 shows an embodiment in which the inverter part and the converter part are separately mounted on the radiation fins. FIG.
7A shows a structure before the printed circuit board 702 shown in FIG. 7B is mounted, and FIG. 7B shows a structure after the printed circuit board 702 is mounted.
【００２０】それぞれトランスファモールドされたコン
バータ７０およびインバータ７１が２個のフィン１０上
に絶縁樹脂シート１１で熱圧着されている。コンバータ
７０は、外部入力端子２６とブスバー配線７２，７３，
７４でつながっている。コンバータ７０とインバータ７
１の間はＰ配線７５とＮ配線７６の２本でつながってお
り、コンバータ７０とインバータ７１から伸びた端子７
７，７８および７９，７００が差し込むような構造にな
っている。インバータ７１と外部出力端子２７はブスバ
ー配線(図示なし)でつながっており、インバータ７１の
制御端子７０１は、ドライバＩＣ７０３等が搭載された
プリント基板７０２に接続される。Ｐ配線７５とＮ配線
７６は、プリント基板７０２で固定されている。Each of the transfer-molded converter 70 and inverter 71 is thermocompression-bonded on two fins 10 with an insulating resin sheet 11. The converter 70 includes an external input terminal 26 and bus bar wirings 72, 73,
They are connected by 74. Converter 70 and inverter 7
1 are connected by two lines of a P wiring 75 and an N wiring 76, and a terminal 7 extending from the converter 70 and the inverter 71.
7, 78 and 79, 700 are inserted. The inverter 71 and the external output terminal 27 are connected by busbar wiring (not shown), and the control terminal 701 of the inverter 71 is connected to a printed board 702 on which a driver IC 703 and the like are mounted. The P wiring 75 and the N wiring 76 are fixed by a printed board 702.
【００２１】ここで、その他の実施例として、コンバー
タ７０およびインバータ７１は熱圧着シート１１上で任
意に配置することができる。また、ブレーキ相部分をト
ランスファモールドして熱圧着シート１１上に搭載する
ことや、１個のコンバータと２個のインバータを熱圧着
シート１１上に配置することも考えられる。Here, as another embodiment, the converter 70 and the inverter 71 can be arbitrarily arranged on the thermocompression bonding sheet 11. It is also conceivable to transfer mold the brake phase portion and mount it on the thermocompression bonding sheet 11 or to arrange one converter and two inverters on the thermocompression bonding sheet 11.
【００２２】本発明の特徴として、熱抵抗の大幅な減少
により、小容量インバータ装置の場合、放熱フィンの幅
や数がきわめて小さくてすむことが挙げられる。したが
って、これまでの実施例のように放熱フィンをインバー
タ装置の支持台として使用しなくてもよい。この場合の
実施例を図８に示す。A feature of the present invention is that the width and the number of radiating fins can be extremely small in the case of a small-capacity inverter device due to a large decrease in thermal resistance. Therefore, it is not necessary to use the radiation fins as the support base of the inverter device as in the previous embodiments. An embodiment in this case is shown in FIG.
【００２３】図８において、パワーモジュール８１とプ
リント基板８０は制御端子および主端子８２でつながっ
ている。プリント基板８０上には外部入力端子２６，外
部出力端子２７，平滑コンデンサ８３，トランス８４，
トランジスタ８５，ドライバＩＣ８６などが搭載されて
いる。In FIG. 8, a power module 81 and a printed circuit board 80 are connected by a control terminal and a main terminal 82. On the printed circuit board 80, the external input terminal 26, the external output terminal 27, the smoothing capacitor 83, the transformer 84,
A transistor 85, a driver IC 86 and the like are mounted.
【００２４】ここで、その他の実施例として、放熱フィ
ン一体型パワーモジュール８１をプリント基板８０上に
複数個搭載してドライバＩＣ８６で同時に制御すること
が考えられる。また、パワーモジュール８１はプリント
基板８０上の任意の場所に配置することができる。Here, as another embodiment, it is conceivable that a plurality of power modules 81 with integrated radiating fins are mounted on a printed circuit board 80 and controlled simultaneously by a driver IC 86. Further, the power module 81 can be arranged at an arbitrary position on the printed circuit board 80.
【００２５】図９を使用して、パワーモジュールの樹脂
の封止法のその他の実施例について説明する。図５で樹
脂５０によりトランスファモールドするかわりに、図９
では放熱フィン１０，絶縁樹脂シート１１，リードフレ
ーム５３，はんだ１３，パワー半導体素子１４を樹脂９
０でポッティングしている。Referring to FIG. 9, another embodiment of the method of sealing the power module resin will be described. Instead of transfer molding with resin 50 in FIG.
Here, the radiation fin 10, the insulating resin sheet 11, the lead frame 53, the solder 13, and the power semiconductor element 14 are
Potting at 0.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明によると、パワーモジュールは、
グリースのかわりに絶縁樹脂シートで放熱フィンに熱圧
着されており、また、はんだ層も１層だけなので、作業
が単純化され、高信頼化が実現できる効果がある。According to the present invention, the power module comprises:
Instead of grease, it is thermocompression-bonded to the radiating fins with an insulating resin sheet, and since there is only one solder layer, the operation is simplified and high reliability can be achieved.
【００２７】さらに、グリースを使用しないことによ
り、装置全体の熱抵抗を大幅に低減させることができ、
その結果、放熱フィンの幅，数をきわめて小さくするこ
とが可能になり、装置の小型化を達成できる効果を持
つ。Furthermore, by using no grease, the thermal resistance of the entire apparatus can be greatly reduced.
As a result, the width and the number of the radiation fins can be made extremely small, and the size of the device can be reduced.
【図１】本発明によるパワーモジュールの放熱系の模式
図。FIG. 1 is a schematic view of a heat radiation system of a power module according to the present invention.
【図２】本発明を利用したインバータ装置例。FIG. 2 is an example of an inverter device using the present invention.
【図３】従来のパワーモジュールの放熱系の模式図。FIG. 3 is a schematic diagram of a heat dissipation system of a conventional power module.
【図４】従来技術を利用したインバータ装置例。FIG. 4 is an example of an inverter device using the conventional technology.
【図５】本発明によるパワーモジュールの断面構造の実
施例。FIG. 5 is an embodiment of a cross-sectional structure of a power module according to the present invention.
【図６】本発明を利用したインバータ装置において、コ
ンバータ部とインバータ部を別々にトランスファモール
ドした実施例。FIG. 6 shows an embodiment in which the converter unit and the inverter unit are separately transfer-molded in the inverter device using the present invention.
【図７】本発明を利用したインバータ装置において、コ
ンバータ部とインバータ部を別々にフィン上に搭載した
実施例。FIG. 7 shows an embodiment in which the converter unit and the inverter unit are separately mounted on fins in the inverter device using the present invention.
【図８】本発明を利用したインバータ装置において、プ
リント基板上に放熱フィン一体型パワーモジュールを搭
載した実施例。FIG. 8 is an embodiment in which a power module integrated with a radiation fin is mounted on a printed circuit board in an inverter device using the present invention.
【図９】本発明によるパワーモジュールの断面構造のそ
の他の実施例。FIG. 9 shows another embodiment of the cross-sectional structure of the power module according to the present invention.
１０，３０…冷却用フィン、１１…絶縁樹脂シート、１
２，３２，３０２，３０６…金属板、１３，３３，３
７，３０５…はんだ、１４，３８…パワー半導体素子、
２０，４０，８１…パワーモジュール、２１，４２，６
７，８２，701…制御端子、２２，２３，２４，２５，
５３，６２，６３，６４，７２，７３，７４…ブスバー
配線（リードフレーム）、２６，４４…外部入力端子、
２７，４５…外部出力端子、３１…グリース、３４，３
６，３０４…金属箔、３５…セラミックス基板、４１，
８０，７０２…プリント基板、４３，５２…主端子、５
０，９０…樹脂、５１…ゲート端子、６０，７０…コン
バータ、６１，７１…インバータ、６５，７５…Ｐ配
線、６６，７６…Ｎ配線、７７，７８，７９，７００…
端子、８２…主端子および制御端子、８３…コンデン
サ、８４…トランス、８５…トランジスタ、８６，７０
３…ドライバＩＣ、３０３…絶縁樹脂層、３０７…絶縁
金属基板。10, 30: cooling fins, 11: insulating resin sheet, 1
2, 32, 302, 306: metal plate, 13, 33, 3
7,305: solder, 14, 38: power semiconductor element,
20, 40, 81 ... power module, 21, 42, 6
7, 82, 701 ... control terminals, 22, 23, 24, 25,
53, 62, 63, 64, 72, 73, 74 ... busbar wiring (lead frame), 26, 44 ... external input terminals,
27, 45: external output terminal, 31: grease, 34, 3
6, 304: metal foil, 35: ceramic substrate, 41,
80, 702: printed circuit board, 43, 52: main terminal, 5
0, 90 ... resin, 51 ... gate terminal, 60, 70 ... converter, 61, 71 ... inverter, 65, 75 ... P wiring, 66, 76 ... N wiring, 77, 78, 79, 700 ...
Terminal, 82: Main terminal and control terminal, 83: Capacitor, 84: Transformer, 85: Transistor, 86, 70
3. Driver IC, 303: insulating resin layer, 307: insulating metal substrate.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 一二 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Ichiji Yamada 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd.
Claims (10)
と、該パワー回路部を制御する制御回路部と、前記パワ
ー回路部及び制御回路部に接続される外部入出力端子
と、表面に凹凸を持つ放熱板、いわゆる放熱フィンを備
えた放熱フィン一体型パワーモジュールにおいて、 前記パワー回路部と前記放熱フィンとはセラミックスを
含有した絶縁樹脂シートで電気的に絶縁されることを特
徴とする放熱フィン一体型パワーモジュール。A power circuit having a power semiconductor element; a control circuit for controlling the power circuit; an external input / output terminal connected to the power circuit and the control circuit; In a power module having a radiating fin having a radiating fin, the power circuit portion and the radiating fin are electrically insulated by an insulating resin sheet containing ceramics. Body type power module.
て、前記絶縁樹脂シート中のセラミックスはα−Ａｌ2
Ｏ3，ＡｌＮ，ＳｉＣ，ＳｉＯ2 ，ＭｇＯのうち少なく
とも１種類を用いたものであることを特徴とする放熱フ
ィン一体型パワーモジュール。2. The power module according to claim 1, wherein the ceramic in the insulating resin sheet is α-Al 2.
A power module integrated with heat radiation fins, wherein at least one of O 3 , AlN, SiC, SiO 2 , and MgO is used.
て、前記絶縁樹脂シートの主成分はビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂であることを特徴とするパワーモジュー
ル。3. The power module according to claim 1, wherein a main component of the insulating resin sheet is a bisphenol A type epoxy resin.
て、前記絶縁樹脂シートの厚さは実質的に０.１５mm 以
下であることを特徴とする放熱フィン一体型パワーモジ
ュール。4. The power module according to claim 1, wherein said insulating resin sheet has a thickness of substantially 0.15 mm or less.
て、前記絶縁樹脂シートのアルミナフィラの含有率は重
量比で６５％以上であることを特徴とする放熱フィン一
体型パワーモジュール。5. The power module according to claim 2, wherein the content of the alumina filler in the insulating resin sheet is at least 65% by weight.
て、前記パワー回路部は、リードフレーム上にパワー半
導体素子を搭載して構成することを特徴とする放熱フィ
ン一体型パワーモジュール。6. The power module according to claim 1, wherein said power circuit section comprises a power semiconductor element mounted on a lead frame.
において、前記パワー回路部は、リードフレームを底面
としてトランスファモールドされたパッケージに封止さ
れ、該パッケージ底面と前記放熱フィンが前記絶縁樹脂
シートで電気的に絶縁されることを特徴とする放熱フィ
ン一体型パワーモジュール。7. The power module according to claim 1, wherein the power circuit portion is sealed in a transfer-molded package with a lead frame serving as a bottom surface, and the package bottom surface and the radiation fins are formed of the insulating resin sheet. A power module integrated with a radiation fin, which is electrically insulated.
て、前記パワー回路部は、前記放熱フィンを底面として
前記絶縁樹脂シートとともにトランスファモールドされ
ることを特徴とする放熱フィン一体型パワーモジュー
ル。8. The power module according to claim 1, wherein the power circuit portion is transfer-molded together with the insulating resin sheet using the heat radiation fin as a bottom surface.
と、該パワー回路部を制御する制御回路部と、前記パワ
ー回路部及び制御回路部に接続される外部入出力端子
と、表面に凹凸を持つ放熱板、いわゆる放熱フィンを備
えた放熱フィン一体型パワーモジュールにおいて、 前記外部入出力端子は、接着剤による接着，ネジ止め等
の手法で、前記放熱フィンに固定されることを特徴とす
る放熱フィン一体型パワーモジュール。9. A power circuit section having a power semiconductor element, a control circuit section for controlling the power circuit section, external input / output terminals connected to the power circuit section and the control circuit section, and a surface having irregularities. In the power module having a radiating fin integrated with the radiating fin, the external input / output terminal is fixed to the radiating fin by a method such as bonding with an adhesive or screwing. Fin integrated power module.
と、該パワー回路部を制御する制御回路部と、前記パワ
ー回路部及び制御回路部に接続される外部入出力端子
と、表面に凹凸を持つ放熱板、いわゆる放熱フィンを備
えた放熱フィン一体型パワーモジュールの製造方法にお
いて、 前記パワー回路部と前記放熱フィンとの間にセラミック
スを含有した前記絶縁樹脂シートをはさみ、加熱しなが
ら加圧することで前記パワー回路部と前記放熱フィンと
を接着して電気的に絶縁することを特徴とする放熱フィ
ン一体型パワーモジュールの製造方法。10. A power circuit section having a power semiconductor element, a control circuit section for controlling the power circuit section, external input / output terminals connected to the power circuit section and the control circuit section, and a surface having irregularities. In a method of manufacturing a radiating fin integrated power module having a radiating plate having a radiating fin, the insulating resin sheet containing ceramics is sandwiched between the power circuit portion and the radiating fin, and pressure is applied while heating. And bonding the power circuit portion and the radiation fin to each other for electrical insulation.
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|---|---|---|---|
| JP10007261A JPH11204700A (en) | 1998-01-19 | 1998-01-19 | Power module with integrated radiation fins |
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| JPH11204700A true JPH11204700A (en) | 1999-07-30 |
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