[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2004296976A - Mounting method of semiconductor power module - Google Patents

Mounting method of semiconductor power module Download PDF

Info

Publication number
JP2004296976A
JP2004296976A JP2003090075A JP2003090075A JP2004296976A JP 2004296976 A JP2004296976 A JP 2004296976A JP 2003090075 A JP2003090075 A JP 2003090075A JP 2003090075 A JP2003090075 A JP 2003090075A JP 2004296976 A JP2004296976 A JP 2004296976A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power module
heat sink
adhesive
semiconductor power
insulating sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003090075A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jun Ishikawa
純 石川
Toshiaki Nagase
俊昭 長瀬
Hiroyuki Onishi
宏幸 大西
Motomare Shimokawa
元希 下河
Koichi Akagawa
宏一 赤川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2003090075A priority Critical patent/JP2004296976A/en
Publication of JP2004296976A publication Critical patent/JP2004296976A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mounting method of a semiconductor power module by which the semiconductor power module of a noninsulation type is easily mounted to a heat sink. <P>SOLUTION: An insulating sheet 21 is first bonded to an upper face of the heat sink 13, then a silicon-based adhesive agent 12 of thermal conductivity and an insulation property is applied to an inner peripheral face surrounded by the insulating sheet 21. The power module 11 is put on the adhesive agent 12 and is heated in an atmosphere of about 140°C to cure the adhesive agent 12, by which the power module 11 and the heat sink 13 are fixed by the adhesive agent 12 with these components kept at a certain interval. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体パワーモジュールのヒートシンクへの取り付け方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
非絶縁型の半導体パワーモジュール(以下、パワーモジュールという)をヒートシンクに固定する方法として、従来、図4に示すような取り付け方法が用いられている。
【0003】
図4に示すパワーモジュール41のケースの左右には、ネジ42を取り付けるための穴を有する段部41aが設けられている。
パワーモジュール41をヒートシンク43に固定するときには、ヒートシンク43の上面及びパワーモジュール41の底面に熱伝導性のよい絶縁シートを挟んでパワーモジュール41をネジ42を用いてヒートシンク43に固定する。
【0004】
この取り付け方法は、パワーモジュール41をネジ42でヒートシンク43に固定する作業が必要なことと、パワーモジュール41側にネジ止めするための段部41aを設ける必要があるので、パワーモジュール41の外形寸法が大きくなるという問題点があった。
【0005】
また、特開2002ー325467号公報(特許文献1)には、絶縁シートとシリコングリースの塗布を不要とし、パワーモジュールの外部電極端子と冷却フィン(ヒートシンク)間の絶縁を確保できるようにするパワーモジュールの取り付け構造が開示されている。
【0006】
特許文献1記載の発明は、複数のパワーモジュールを外壁で囲み、冷却フィンとパワーモジュールの取り付け面との間に空隙を設け、外壁の内部にシリコンゲルを充填することで、パワーモジュールの外部電極端子と冷却フィンとの間の絶縁距離を確保している。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−325467号公報(図1,図2、要約の解決手段、段落0018)
【0008】
【特許文献2】
特開2003−23280号公報(図6)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1記載の発明は、パワーモジュールに内蔵される半導体スイッチング素子とパワーモジュールの取り付け面とが絶縁されている絶縁型のパワーモジュールに関するものである。
【0010】
特許文献1記載の発明は、パワーモジュールの取り付け表面と冷却フィンとの間に空隙を設けることが必要だが、その空隙は、冷却フィンの取り付けネジ穴部を含む周辺部が冷却フィン面に対して少し突出する構造となっていることにより生じている(特許文献1の段落0011)。つまり、パワーモジュールの取り付け面の一部が絶縁されている絶縁型のパワーモジュールでなければ、この取り付け方法を適用することができない。
【0011】
本発明の課題は、非絶縁型の半導体パワーモジュールのヒートシンクへの取り付け作業を簡単にすることである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体パワーモジュールの取り付け方法は、ヒートシンクの上面に所定の厚さの部材を載せ状態で、前記ヒートシンクの上面に熱伝導性と絶縁性を有する接着剤を塗布し、前記接着剤の上に半導体パワーモジュールを載せ、前記接着剤を硬化させ前記半導体パワーモジュールを所定の間隔を保った状態で前記ヒートシンクに固定する。
【0013】
この発明によれば、半導体パワーモジュールをネジを使用せずにヒートシンクに取り付けることができるので組立の作業工数を削減できる。また、半導体パワーモジュールにネジ止めするための部分を設ける必要がないので半導体パワーモジュールを小型化できる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態のパワーモジュールの取り付け構造を示す図である。
パワーモジュール11は1または複数の半導体素子を内蔵しており、フィン付きのヒートシンク13上に、熱伝導性と絶縁性を有するシリコン系の接着剤12により接着されている。シリコン系の接着剤12の厚さは、パワーモジュール11のドレイン(あるいは、コレクタ)電極に印加される電圧に対する絶縁距離を確保できるような厚さに設定している。
【0015】
次に、接着剤12を使用してパワーモジュール11をヒートシンク13に固定するときの作業手順を説明する。
図2は、絶縁シート21を用いて接着剤12を塗布する本発明の第1の実施の形態の説明図である。
【0016】
第1の実施の形態は、図2(B)に示すような絶縁シート21をシリコン系の接着剤12の厚さを確保するための部材として用いる。
絶縁シート21は、パワーモジュール11に印加される電圧に対する絶縁距離を確保できる程度の厚さ(例えば、t=0.1〜0.3mm)を有し、一方または両方の面に粘着剤が塗布されている。
【0017】
最初に、絶縁シート21をヒートシンク13の上面に貼り付ける。次に、絶縁シート21で囲まれる内周面に、熱伝導性と絶縁性を有するシリコン系の接着剤12を塗布する。
絶縁シート21は、図2(B)に示すように、パワーモジュール11の外形寸法に合わせた大きさで口の字状の形状をしているので、パワーモジュール11の外形寸法より少し内側の領域に接着剤12を塗布することができる。
【0018】
次に、パワーモジュール11を接着剤12の上に載せ、約140度の雰囲気で加熱して接着剤12を硬化させる。
図2(A)は、絶縁シート21の内周部に接着剤12を塗布し、その上にパワーモジュール11を載せて接着した状態を示す側面図である。
【0019】
この第1の実施の形態の取り付け方法によれば、絶縁シート21の内周部にシリコン系の接着剤12を塗布することで、パワーモジュール11の重さ(別途、おもりの治具を用いてもよい)で接着剤21が圧縮され、接着剤21が硬化する過程で接着剤の厚さ、つまりパワーモジュール11の放熱面(図2(A)のパワーモジュール11の下面)とヒートシンク13の上面との間の距離が所望の絶縁距離より小さくなるのを防止できる。また、接着剤12によりパワーモジュールをヒートシンク13に固定することができるのでネジ止めの作業が不要となる。さらに、パワーモジュール11にネジで固定するための部分を設ける必要がないので外形寸法を小さくできる。
【0020】
次に、図3は、スペーサを用いてシリコン系の接着剤12を塗布する第2の実施の形態の取り付け方法の説明図である。
この第2の実施の形態は、図3(B)に示すような4個のスペーサ31を接着剤12の厚さを確保するための部材として用いる。
【0021】
スペーサ31は、パワーモジュール11とヒートシンク13との間の絶縁を確保できるような厚さ(例えば、t=0.1〜0.3mm)を有する。
最初に、スペーサ31をヒートシンク13のパワーモジュール11を配置する位置の4隅の近傍に置く。
【0022】
次に、4個のスペーサ31で囲まれる領域の中にシリコン系の接着剤12を塗布する。
次に、パワーモジュール11を接着剤12の上に載せ、約140度の雰囲気で加熱して接着剤12を硬化させる。
【0023】
この第2の実施の形態の取り付け方法によれば、スペーサ31をパワーモジュール11とヒートシンク13との間に挟んだ状態で接着剤12を硬化させることで、パワーモジュール11の重さで接着剤21が圧縮され、接着剤21が硬化する過程で接着剤の厚さが薄くなり、パワーモジュール11の放熱面(図2(A)のパワーモジュール11の下面)とヒートシンク13の上面との間の距離が所望の絶縁距離より小さくなるのを防止できる。スペーサ31を取り除くことができるのであれば、非絶縁性の材料でも良い。
【0024】
本発明は、上述した絶縁シート21やスペーサ31に限らず、接着剤12を塗布して接着剤が硬化するまでの間パワーモジュール11とヒートシンク13との距離を一定に保つことができる治具を使用して接着作業を行い、接着が硬化した後に治具を取り除くようにしても良い。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体パワーモジュールをネジを使用せずにヒートシンクに取り付けることができるので組立の作業が簡単になる。また、半導体パワーモジュールにネジ止めするための部分を設ける必要がないので半導体パワーモジュールを小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態のパワーモジュールの取り付け構造を示す図である。
【図2】第1の実施の形態のパワーモジュールの取り付け方法の説明図である。
【図3】第2の実施の形態のパワーモジュールの取り付け方法の説明図である。
【図4】従来のパワーモジュールの取り付け構造を示す図である。
【符号の説明】
11 パワーモジュール
12 接着剤
13 ヒートシンク
21 絶縁シート
31 スペーサ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for attaching a semiconductor power module to a heat sink.
[0002]
[Prior art]
As a method of fixing a non-insulated semiconductor power module (hereinafter, referred to as a power module) to a heat sink, a mounting method as shown in FIG. 4 has been conventionally used.
[0003]
On the left and right sides of the case of the power module 41 shown in FIG. 4, step portions 41a having holes for attaching screws 42 are provided.
When fixing the power module 41 to the heat sink 43, the power module 41 is fixed to the heat sink 43 using screws 42 with an insulating sheet having good thermal conductivity interposed between the upper surface of the heat sink 43 and the bottom surface of the power module 41.
[0004]
This mounting method requires an operation of fixing the power module 41 to the heat sink 43 with the screws 42 and a step 41a for screwing the power module 41 to the power module 41 side. However, there was a problem that the size became large.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-325467 (Patent Document 1) discloses a power supply that eliminates the need to apply an insulating sheet and silicon grease, and ensures insulation between external electrode terminals of a power module and cooling fins (heat sinks). A mounting structure for a module is disclosed.
[0006]
In the invention described in Patent Document 1, a plurality of power modules are surrounded by an outer wall, a gap is provided between a cooling fin and a mounting surface of the power module, and silicon gel is filled in the outer wall, so that an external electrode of the power module is provided. The insulation distance between the terminal and the cooling fin is ensured.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-325467 (FIGS. 1 and 2; summary solution, paragraph 0018)
[0008]
[Patent Document 2]
JP 2003-23280 A (FIG. 6)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the invention described in Patent Document 1 relates to an insulation type power module in which a semiconductor switching element built in the power module is insulated from a mounting surface of the power module.
[0010]
In the invention described in Patent Document 1, it is necessary to provide a gap between the mounting surface of the power module and the cooling fins. This is caused by a slightly protruding structure (paragraph 0011 of Patent Document 1). That is, this mounting method cannot be applied unless the power module is an insulated power module in which a part of the mounting surface of the power module is insulated.
[0011]
An object of the present invention is to simplify the work of attaching a non-insulated semiconductor power module to a heat sink.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
A method for mounting a semiconductor power module according to the present invention includes the steps of: applying a heat conductive and insulating adhesive to an upper surface of the heat sink while placing a member having a predetermined thickness on the upper surface of the heat sink; A semiconductor power module is placed on the heat sink, and the adhesive is cured to fix the semiconductor power module to the heat sink while maintaining a predetermined interval.
[0013]
According to the present invention, the semiconductor power module can be attached to the heat sink without using screws, so that the number of assembling operations can be reduced. Further, since it is not necessary to provide a portion for screwing the semiconductor power module, the semiconductor power module can be downsized.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a mounting structure of a power module according to an embodiment of the present invention.
The power module 11 incorporates one or a plurality of semiconductor elements, and is bonded on a finned heat sink 13 with a silicon-based adhesive 12 having thermal conductivity and insulating properties. The thickness of the silicon-based adhesive 12 is set such that an insulation distance with respect to a voltage applied to the drain (or collector) electrode of the power module 11 can be secured.
[0015]
Next, an operation procedure for fixing the power module 11 to the heat sink 13 using the adhesive 12 will be described.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the first embodiment of the present invention in which the adhesive 12 is applied using the insulating sheet 21.
[0016]
In the first embodiment, an insulating sheet 21 as shown in FIG. 2B is used as a member for securing the thickness of the silicon-based adhesive 12.
The insulating sheet 21 has a thickness (for example, t = 0.1 to 0.3 mm) enough to secure an insulating distance with respect to a voltage applied to the power module 11, and an adhesive is applied to one or both surfaces. Have been.
[0017]
First, the insulating sheet 21 is attached to the upper surface of the heat sink 13. Next, a silicon adhesive 12 having thermal conductivity and insulating properties is applied to the inner peripheral surface surrounded by the insulating sheet 21.
As shown in FIG. 2 (B), the insulating sheet 21 has a mouth-like shape with a size corresponding to the external dimensions of the power module 11, so that the insulating sheet 21 has an area slightly inside the external dimensions of the power module 11. Can be applied with an adhesive 12.
[0018]
Next, the power module 11 is placed on the adhesive 12 and is heated in an atmosphere of about 140 degrees to cure the adhesive 12.
FIG. 2A is a side view showing a state in which an adhesive 12 is applied to the inner peripheral portion of the insulating sheet 21 and the power module 11 is placed thereon and bonded.
[0019]
According to the mounting method of the first embodiment, the weight of the power module 11 (by using a weight jig separately) is applied by applying the silicon-based adhesive 12 to the inner peripheral portion of the insulating sheet 21. The thickness of the adhesive in the process of compressing the adhesive 21 and curing the adhesive 21, that is, the heat radiation surface of the power module 11 (the lower surface of the power module 11 in FIG. 2A) and the upper surface of the heat sink 13 Can be prevented from becoming smaller than the desired insulation distance. In addition, since the power module can be fixed to the heat sink 13 by the adhesive 12, the screwing operation is not required. Further, since it is not necessary to provide a portion for fixing the power module 11 with screws, the external dimensions can be reduced.
[0020]
Next, FIG. 3 is an explanatory view of a mounting method according to the second embodiment in which a silicon-based adhesive 12 is applied using a spacer.
In the second embodiment, four spacers 31 as shown in FIG. 3B are used as members for securing the thickness of the adhesive 12.
[0021]
The spacer 31 has a thickness (for example, t = 0.1 to 0.3 mm) that can ensure insulation between the power module 11 and the heat sink 13.
First, the spacers 31 are placed near the four corners of the heat sink 13 where the power module 11 is to be arranged.
[0022]
Next, a silicon-based adhesive 12 is applied to a region surrounded by the four spacers 31.
Next, the power module 11 is placed on the adhesive 12 and heated in an atmosphere of about 140 degrees to cure the adhesive 12.
[0023]
According to the mounting method of the second embodiment, the adhesive 12 is cured while the spacer 31 is sandwiched between the power module 11 and the heat sink 13, so that the weight of the adhesive 21 Is compressed and the thickness of the adhesive becomes thinner in the process of curing the adhesive 21, and the distance between the heat radiation surface of the power module 11 (the lower surface of the power module 11 in FIG. 2A) and the upper surface of the heat sink 13 Can be prevented from becoming smaller than a desired insulation distance. As long as the spacer 31 can be removed, a non-insulating material may be used.
[0024]
The present invention is not limited to the insulating sheet 21 and the spacer 31 described above, but includes a jig capable of maintaining a constant distance between the power module 11 and the heat sink 13 until the adhesive 12 is applied and the adhesive is cured. Alternatively, the jig may be removed after the bonding operation is performed and the bonding is cured.
[0025]
【The invention's effect】
According to the present invention, the semiconductor power module can be attached to the heat sink without using screws, so that the assembling operation is simplified. Further, since it is not necessary to provide a portion for screwing the semiconductor power module, the semiconductor power module can be downsized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a mounting structure of a power module according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a method of attaching the power module according to the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a method of attaching a power module according to a second embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a conventional power module mounting structure.
[Explanation of symbols]
11 Power module 12 Adhesive 13 Heat sink 21 Insulating sheet 31 Spacer

Claims (1)

ヒートシンクの上面に所定の厚さの部材を載せた状態で、前記ヒートシンクの上面かつ前記部材で囲まれる内周面に熱伝導性と絶縁性を有する接着剤を塗布し、
前記接着剤の上に半導体パワーモジュールを載せ、前記接着剤を硬化させて前記半導体パワーモジュールを所定の間隔を保った状態で前記ヒートシンクに固定する半導体パワーモジュールの取り付け方法。
In a state where a member having a predetermined thickness is placed on the upper surface of the heat sink, an adhesive having thermal conductivity and insulation is applied to the upper surface of the heat sink and an inner peripheral surface surrounded by the member,
A method for mounting a semiconductor power module, comprising: mounting a semiconductor power module on the adhesive, curing the adhesive, and fixing the semiconductor power module to the heat sink while maintaining a predetermined interval.
JP2003090075A 2003-03-28 2003-03-28 Mounting method of semiconductor power module Pending JP2004296976A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003090075A JP2004296976A (en) 2003-03-28 2003-03-28 Mounting method of semiconductor power module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003090075A JP2004296976A (en) 2003-03-28 2003-03-28 Mounting method of semiconductor power module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004296976A true JP2004296976A (en) 2004-10-21

Family

ID=33403787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003090075A Pending JP2004296976A (en) 2003-03-28 2003-03-28 Mounting method of semiconductor power module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004296976A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021068779A (en) * 2019-10-21 2021-04-30 三菱電機株式会社 Non-isolated power module

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021068779A (en) * 2019-10-21 2021-04-30 三菱電機株式会社 Non-isolated power module
JP7154202B2 (en) 2019-10-21 2022-10-17 三菱電機株式会社 Non-isolated power module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4022758B2 (en) Semiconductor device
JP4120876B2 (en) Semiconductor device
JP2003258166A (en) Semiconductor device
JP2006234362A (en) Heat exchanger and method of manufacturing the same
US6560167B1 (en) Thermoelectric generation unit and portable electronic device using the unit
JP2002299495A (en) Semiconductor circuit board
JP2002064168A (en) Cooling device, manufacturing method of cooling device, and semiconductor device
JP2010192591A (en) Power semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2009076592A (en) Method of crimping electrode of semiconductor device and heat slinger
JP2004247684A (en) Heat sink and heat radiating device
JP2005183676A (en) Electronic cooling unit
JPH1187786A (en) Electron cooling/heating apparatus
JP2006210561A (en) Capacitor cooling structure and power converter
JP5899680B2 (en) Power semiconductor module
JP2004296976A (en) Mounting method of semiconductor power module
JPH06151657A (en) Semiconductor device and its manufacture
JP2004253531A (en) Power semiconductor module and its fixing method
JP2004363521A (en) Heat radiation structure for semiconductor device
JP2010021410A (en) Thermo-module
JP3055679B2 (en) Thermoelectric module jacket, thermoelectric heating / cooling device, method of manufacturing thermoelectric module jacket, and method of manufacturing thermoelectric heating / cooling device
JP2007123579A (en) Semiconductor device, method of manufacturing same, and its mounting structure
JP2003318455A (en) Peltier element and its manufacturing method
JPH08204071A (en) Semiconductor device
JP2005150420A (en) Cooling structure of semiconductor device
JP2001053342A (en) Thermoelectric heater and cooler

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050830

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060327

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070220

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070724