專利名稱：電路組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及將電氣裝置安裝在散熱部件上構成的電路組件。
背景技術：
電氣裝置如功率半導體由軟釬料固定到銅板上，并通過轉移法將它和與外部電路連接用的引出配線一起用以環氧樹脂為代表的樹脂包裝件包封。功率半導體因通電而發熱。這種熱通過銅板或包裝件散發到外部。如圖32所示，這種結構的現有功率半導體被安裝在散熱部件上。即將螺釘插入設在包裝件上的通孔中，通過將該螺釘緊固到散熱部件上，可以固定到散熱部件上。這樣，功率半導體被壓在散熱部件上，其產生的熱量被效率良好地傳遞給散熱部件。
專利文獻1-6中公開了現有的電氣裝置的安裝方法。其中，在專利文獻1公開的電子裝置中，在收容多個電子部件的多個開口部的內側設有絕緣性的加壓機構，通過其將多個電子部件加壓固定在散熱部件上。而且，在專利文獻1公開的電子裝置中，用于貫通電子部件的引出配線的通孔設置在電子部件收容體上，由其進行多個電子部件的定位。在專利文獻2公開的半導體裝置中，設有由螺釘固定到散熱部件上并彎曲且覆蓋功率半導體的板狀彈性體，通過其壓縮力將功率半導體加壓固定到散熱部件上。而且，在專利文獻2公開的半導體裝置中，在彈性體的一部分上設有定位部件，通過它進行功率半導體的引出配線的定位。
在專利文獻3公開的晶體管的安裝結構中，由安裝罩將功率半導體加壓固定到散熱部件上，所述安裝罩設有由絕緣件制成的功率半導體定位突起、位置偏移限制部及與散熱部件的結合部。在專利文獻4公開的半導體元件的固定結構中，在金屬制的加壓配件上設有插入位于功率半導體的包裝件上的孔中的第一突起部，由此，將功率半導體加壓固定到散熱部件上。而且，在專利文獻3公開的晶體管的安裝結構中，設有使包裝部件壓在散熱部件上的第二突起部。
在專利文獻5公開的半導體裝置的安裝結構中，由固定在散熱部件上的板狀彈簧件將功率半導體加壓固定在散熱部件上。在板狀彈簧件的與接觸功率半導體的表面相反側的表面上，設有具有絕緣性能的隔熱件，由它遮蓋功率半導體。在專利文獻6公開的半導體裝置的安裝結構中，在收容功率半導體的凹部內設有板狀彈簧，由其將功率半導體加壓固定到散熱部件上。而且，在凹部內設有與功率半導體配合的突起部，由它實現功率半導體的支承及防脫落。
專利文獻1實公平7-3674號公報專利文獻2特開2002-198477號公報專利文獻3實開昭62-47140號公報專利文獻4實公平6-22995號公報專利文獻5特開2001-332670號公報專利文獻6特開平9-134985號公報但是，在圖32的現有安裝結構的螺釘固定結構中，因為樹脂制的包裝件的材質，而產生螺釘正下方和偏離開螺釘正下方的位置之間的壓力差以及包裝件的變形。因此，在圖32的現有安裝結構的螺釘固定結構中，不能得到效率好且穩定的散熱性(熱阻)。而且，因為引出配線的定位精度低，所以組裝性差。
在專利文獻1公開的結構中，由于設置在電子部件收容體的開口部的彈簧部由以電子部件收容體的彈簧部所帶的根部為支點的工作部產生彈簧力，所以在彈簧部會產生蠕變疲勞。特別是在高溫下，蠕變疲勞會顯著地表現出來。因此，在專利文獻1公開的結構中，彈簧部件惡化且加壓力下降，不能獲得穩定的散熱。并且，在專利文獻1公開的結構中，引出配線插入時，引出配線會不必要地彎曲。因此，在專利文獻1公開的結構中，組裝性差。
在專利文獻2公開的結構中，插入引出配線時，引出配線會不必要地彎曲。因此，在專利文獻2公開的結構中，組裝性差。而且，在專利文獻2公開的結構中，多個功率半導體由一個彈性體裝配到散熱部件上，所以功率半導體易于脫落，位置精度低。
在專利文獻3公開的結構中，當多個功率半導體被固定到同一散熱部件上時，不能在各功率半導體上施加均勻的壓力。因此，在專利文獻3公開的結構中，不能得到效率好且穩定的散熱性(熱阻)。
在專利文獻4公開的結構中，在金屬制的加壓配件和功率半導體上僅備有1個進行定位的機構，所以會以設置在功率半導體的包裝件上的孔為中心旋轉。因此，在專利文獻4公開的結構中，引出配線的定位精度劣化，組裝性差。
在專利文獻5公開的結構中，彈簧件薄而且與散熱部件接觸的面積小，所以彈簧件和隔熱件的熱量難以放出。因此，在專利文獻5公開的結構中，特別是與功率半導體接觸部位正上方的隔熱件的溫度上升顯著。
在專利文獻6公開的結構中，在收容各功率半導體的各凹部內，需要單獨準備并固定各板狀彈簧，所以部件個數和裝配工序增加，不能實現低成本化。
發明內容
本發明提供了一種能使散熱部件和電氣裝置之間的熱阻穩定、使電氣裝置的散熱性能提高的電路組件。而且，本發明提供了一種能使電氣裝置及從電氣裝置突出的引出配線的位置精度提高、能改善組裝性能的電路組件。另外，本發明提供了一種能防止組裝時電氣裝置脫落的低成本的電路組件。
本發明的特征在于具有固定夾具，其通過固定到散熱部件上，并以使電氣裝置從固定夾具的凹坑突出到固定夾具之外的方式作用，使電氣裝置的散熱面壓在散熱部件的表面上。
并且，本發明的特征在于，在固定夾具上設有凹部，所述凹部以至少電氣裝置的散熱面暴露出于外部的方式容納電氣裝置。
而且，本發明的特征在于具有用來防止電氣裝置從固定夾具上脫落的夾具。
根據本發明，能使散熱部件和電氣裝置之間的熱阻穩定、使電氣裝置的散熱性能提高。而且，根據本發明，能使電氣裝置及從電氣裝置突出的引出配線的位置精度提高、能改善組裝性。另外，根據本發明，能防止組裝時電氣裝置脫落。
圖1為表示根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的大概構造的圖示。
圖2為圖1的剖視圖。
圖3為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖4為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖5為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖6為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖7為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖8為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖9為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖10為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖11為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖12為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖13為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖14為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖15為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖16為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖17為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖18為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成圖。
圖19為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖20為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成圖。
圖21為圖20的剖視圖。
圖22為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖23為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖24為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖25為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖26為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖27為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖28為根據本發明實施例的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。
圖29為使用根據本發明實施例的電路組件的電力轉換裝置的構成圖。
圖30為使用根據本發明實施例的電路組件的移動體搭載的電動機驅動系統的構成圖。
圖31為由功率半導體代表的電氣裝置的構成圖。
圖32為現有的功率半導體和散熱部件的連接結構圖。
具體實施例方式
本發明的最具代表性的優選實施例如下。
即，一種電路組件，其具有電氣裝置、放出該電氣裝置產生的熱量的散熱部件、和將前述電氣裝置固定到該散熱部件上的固定夾具，電氣裝置是由包裝件包裝進行電流的流通或切斷的電路而構成的部件，是電連接到電路上的多個配線部件從包裝件的內部引出到外部的部件，在包裝件的表面設有和散熱部件的表面面接觸的散熱面，固定夾具為固定到散熱部件上的元件，并以散熱面和散熱部件的表面面接觸的方式將電氣裝置固定到散熱部件上，同時形成以散熱面至少露出到外部的方式收容電氣裝置的凹坑，通過將固定夾具固定在散熱部件上，并且使固定夾具以令電氣裝置從凹坑突出到固定夾具外部的方式作用，將散熱面壓在散熱部件的表面上。
下面，基于
本發明的實施例。
圖1、圖2表示第一實施例的電路組件的安裝結構的大概構成。在圖1、圖2中，散熱部件2為模制加工或切削加工銅、鋁等熱傳導性好的材料而形成的散熱板，并且是在與安裝后述電氣裝置的面相反側的面上形成多個翅片的金屬制基底。在散熱部件2的安裝面的四角設有螺紋接合緊固螺釘4的螺紋孔。通過將緊固螺釘4擰入所述螺紋孔中而使它們螺紋接合，可以將固定夾具1固定到散熱部件2上。
固定夾具1為通過模制等方法加工樹脂或金屬而成型形成的元件。特別是在樹脂中，優選混入以玻璃或硅石為代表的無機粉狀填料，使強度及耐熱性增強。在固定夾具1的中央部設有多個凹部7。凹部7沿固定夾具1的短邊方向并列設置3個。而且，3個并列的凹部7沿固定夾具1的長邊方向并列設置兩組。凹部7為以使電氣裝置的散熱面至少從其開口面露出的方式收容電氣裝置的部位，并且為對應電氣裝置外形形狀的凹坑。固定夾具1以露出散熱部件2的整個安裝面或散熱部件2的周邊的方式覆蓋散熱部件2的安裝面。
如圖31所示，電氣裝置為用樹脂包裝件36包裝通過軟釬料等固定到散熱板39上的半導體芯片37、及連接用的多條引出配線5的一部分而構成的裝置。因此，多條引出配線5被從樹脂包裝件36的內部引出到外部。半導體芯片37和多條引出配線5通過金屬線38電連接。另外，在以下的說明中，電氣裝置采用功率半導體3。在功率半導體3的與散熱部件2相對的表面上形成用于和散熱部件2面接觸的散熱面40。散熱面40為平面。當功率半導體3被收容在凹部7內時，散熱面40的整個區域從凹部7的開口面露出到外部。也就是說，以這種方式形成凹部7。功率半導體3為具有8個面的構造體，為一種具有對應于下表面的散熱面40、對應于一個上表面的加壓面41、對應于另一個上表面并比加壓面41低的表面、及5個側面的二階梯狀成型體。
凹部7以如下方式成型，即位于散熱面40對面的樹脂包裝材料36的加壓面41、及加壓面41和散熱面40以外的樹脂包裝件36的側面與凹部7的內側面配合。在固定夾具1上鄰近凹部7設置開口部6。開口部6為多條引出配線5集中并貫通的部分，所述引出配線從功率半導體3的一個側面引出到側方并向上方彎曲成直角。因此，凹部7的側面(沿固定夾具1的長邊方向、并列設置的凹部7的相向的側面)開口，以便引出多條引出配線5的功率半導體3的側面從固定夾具1露出。這樣，多條引出配線5沿固定夾具1的長邊方向被引出到并列設置的凹部7的相對方向，而且在和散熱部件2側相反側的方向(上方)彎曲成直角并延伸，和配置在固定夾具1上方的印刷基板(搭載功率半導體3的驅動用電子機械的基板，圖中未示出)的配線圖案電連接。
在凹部7內收容功率半導體3，當以從凹部7的開口面露出的功率半導體3的散熱面40與散熱部件2的安裝面面接觸、同時散熱部件2的安裝面由固定夾具1覆蓋的方式將固定夾具1安裝在散熱部件2的安裝面上、且固定夾具1由緊固螺釘4固定到散熱部件2上時，緊固螺釘4的緊固力(擠壓力)通過固定夾具1傳遞到功率半導體3的與固定夾具1相對的面上。這樣，固定夾具1以使功率半導體3從凹部7突出到固定夾具1外部的方式作用。通過這種作用，功率半導體3的散熱面40被壓在散熱部件2的表面上，功率半導體3被加壓固定在散熱部件2上。這樣，由于功率半導體3被加壓固定在散熱部件2上，所以功率半導體3的散熱面40和散熱部件2之間的面接觸穩定，其間的熱阻穩定。因此，能使功率半導體3的散熱性能提高。
根據以上說明的實施例，由于在固定夾具1上設有收容功率半導體3一部分的凹部7，所以至少散熱面40以外的包裝件36的側面和固定夾具1能容易地接觸，而且能使功率半導體3在固定夾具1內的定位精度提高。而且，利用包含凹部7的固定夾具1整體的彈性能將功率半導體3壓在散熱部件2上，所以即使固定夾具1薄而輕，也能產生充分的壓力，同時能將長期高溫放置時產生的熱疲勞和蠕變疲勞所引起的壓力降低抑制到最低限度，從而能實現熱阻的穩定化。而且，由于功率半導體3的不同于樹脂包裝件36的加壓面41的其它側面能由固定夾具1的凹部7收容，所以能一邊向散熱部件2對功率半導體3加壓，一邊容易地進行功率半導體3的定位，可提高組裝性能。另外，由于功率半導體3的多條引出配線5能貫通設置在固定夾具1的凹部7附近的開口部6，所以當功率半導體3向凹部7插入時，能使引出配線5和固定夾具1的干涉降低到最小限度，從而能使組裝性能提高。
而且，在本實施例中，雖然作為電氣裝置，以功率半導體為例進行說明，但是本實施例的上述結構可以適用于發揮規定功能或進行規定動作的電路或電路元件等各種半導體或半導體元件。
而且，在本實施例中，雖然以在固定夾具1上設置凹部7的情況為例進行說明，但也可以是下面的情況。即，設置從固定夾具1的與散熱部件2側相對的面向散熱部件2側突出的保持部，由該保持部保持功率半導體3的側面的一部分或全部。而且，使功率半導體3的散熱面40從保持部的散熱部件2側開口面露出到外部。并且，使功率半導體3的加壓面41抵靠固定夾具1的與加壓面41相對的面。在這種結構中，也能得到和在固定夾具1上設置凹部7的情況相同的效果。
圖3為根據本發明的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。實施例2和前述實施例1的不同之處在于，在散熱部件2上設有相對固定夾具1的對準部，在對準部42和緊固螺釘4之間的固定夾具1內配置功率半導體3。
根據本實施例，能減少將固定夾具1固定到散熱部件2上的緊固螺釘4的個數，從而可以減少組裝工序。而且，由于通過設置多個對準部42而在多個點將固定夾具1固定到散熱部件2上，所以能改善功率半導體3的散熱面40和散熱部件2的密合性，從而能實現熱阻的穩定化。
圖4為本發明的實施例3的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。實施例3和前述實施例的不同之處在于，在將固定夾具1固定到散熱部件2上的緊固螺釘4的頭部和固定夾具1之間插入彈性體8。
根據本實施例，能由插入緊固螺釘4下方的層狀或筒狀、或彈簧狀彈性體8向散熱部件2方向對固定夾具加壓，彈性體8的彈性力通過固定夾具1傳遞給功率半導體3，將功率半導體3壓在散熱部件2上，所以能使由固定夾具1的蠕變疲勞等引起的變形造成的功率半導體3向散熱部件2的加壓力變化減小到最小限度，從而能實現熱阻的穩定化。
圖5為本發明的實施例4的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，在面對與散熱面40相對的包裝件之表面的固定夾具1的表面上，設置與包裝件36接觸的突起9。
根據本實施例，由于使將功率半導體3壓在散熱部件2上的凹部7的形狀從面到點變化，所以能消除固定夾具1的變形等引起的壓力不均衡，能在多個功率半導體3的散熱面40上施加大致均勻的壓力，從而能實現熱阻的穩定化。
圖6為本發明的實施例5的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，在面對與散熱面40相對的包裝件36之表面的固定夾具1的表面上，設置與包裝件36接觸的突起9，而且在包裝件36上設有收容突起9的一部分的凹坑43。
根據本實施例，通過使設置在固定夾具1上的突起9和包裝件36的凹坑43接觸，能控制接觸面積、降低突起9的壓壞和變形，并能消除壓力的不均衡，能在多個功率半導體3的散熱面40上施加大致均勻的壓力，從而能實現熱阻的穩定化。而且，當以突起9和凹坑43匹配的球面成型時，可以使功率半導體3的定位精度提高，從而使組裝性提高。
圖7為本發明的實施例6的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，在面對與散熱面40相對的包裝件36之表面的固定夾具1的表面上，設置突起9和定位突起11，突起9與設置在包裝件36的表面上的凹坑43接觸，定位突起11與設置在包裝件上的孔10匹配。
根據本實施例，借助突起9和定位突起11、突起9接觸的凹坑43、及定位突起11匹配的孔10，提高功率半導體3在固定夾具1的凹部7內的定位精度，從而提高組裝性。
圖8為本發明的實施例7的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，在散熱部件2和散熱面40之間設置比包裝件36和固定夾具1彈性低且具有熱傳導性的薄片12。
根據本實施例，由于功率半導體3的散熱面40和散熱部件2的凹凸能由低彈性的薄片12吸收，所以能實現熱阻的平均化。另外，由于由固定夾具1的熱變形或蠕變疲勞引起的壓力的變化及不均勻所產生的熱阻的變化能由被加壓的薄片的彈性力吸收，所以能實現長期的熱阻穩定化。
圖9為本發明的實施例8的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，薄片12由混合絕緣性樹脂及熱傳導性粒子所形成的絕緣熱傳導體構成，在散熱面40側的絕緣熱傳導體薄片12表面設置具有粘著性的硅橡膠層44。
根據本實施例，既能使功率半導體2的散熱面40和散熱部件2的絕緣成為可能，又能降低熱阻，同時通過在散熱面40上設置粘著性強且絕緣性優良的硅橡膠層44，可以抑制絕緣熱傳導體薄片12的脫落，并使絕緣熱傳導體薄片12和散熱面之間產生的空氣層減少，從而能抑制局部放電引起的絕緣壽命的劣化。另外，當由使硅油硬化成凝膠狀而形成的硅凝膠構成硅橡膠層44時，浸透性優良的硅油遍布薄片12及散熱面40的表面地浸潤擴散，形成硅凝膠及硅油的涂膜，從而能形成又一絕緣層，能抑制局部放電引起的絕緣壽命的劣化。
圖10為本發明的實施例9的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，在散熱部件2和散熱面40之間設置混合粘著性樹脂及熱傳導性粒子所形成的熱傳導性粘著層13，粘著層13的彈性比包裝件36和固定夾具1低。另外，粘著層13被預先涂覆在散熱部件2上，并且在固定夾具1及功率半導體3被安裝到散熱部件2時由散熱面40壓展，其后硬化、粘結功率半導體3和散熱部件2。
根據本實施例，由于能提供連接散熱部件2和散熱面40的低彈性且高熱傳導性的粘著層13，所以功率半導體3的散熱面40和散熱部件2的凹凸能被低彈性的粘著層13吸收，從而能實現熱阻的降低和平均化。另外，由于低彈性樹脂能通過粘著層的彈性力吸收由固定夾具1的熱變形或蠕變疲勞引起的加壓力變化及不均勻所產生的熱阻變化，所以能實現熱阻的穩定化。
圖11為本發明的實施例10的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，在與加壓面41相面對的凹部7上設置比固定夾具1及包裝件36彈性低的樹脂層14，樹脂層14和包裝件36接觸。另外，對于樹脂層14，可以通過使液狀樹脂流入凹部7內并使其硬化而形成，也可以是預先剪切成能容納在凹部7內的形狀的層狀。
根據本實施例，由于固定夾具1的加壓力通過低彈性的樹脂層14傳遞到包裝件36的表面，而且加壓面41和凹部7的凹凸能被樹脂層14吸收，所以能使功率半導體3向散熱部件2所施加壓力的不均勻最小化，從而能實現熱阻的穩定化。另外，由于低彈性樹脂層14能使由固定夾具1的蠕變疲勞等引起的變形所造成的功率半導體3向散熱部件2所施加壓力的不均勻達到最小程度，所以能實現熱阻的穩定化。
圖12為本發明的實施例11的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，在與加壓面41面對的凹部7內設置預先剪切成能容納在凹部7內的形狀并比固定夾具1和包裝件36的彈性低的樹脂層18，其中固定夾具1在凹部7側預先將粘著劑19薄薄地涂覆到表面上。所述樹脂層18和包裝件36接觸。
根據本實施例，由于固定夾具1施加的壓力通過低彈性的樹脂層18傳遞到包裝件36的表面，而且加壓面41和凹部7的凹凸能由樹脂層18吸收，所以能使功率半導體3向散熱部件2所施加壓力的不均勻最小化，從而能實現熱阻的穩定化。另外，由于低彈性樹脂層1 8能使由固定夾具1的蠕變疲勞等引起的變形所造成的功率半導體3向散熱部件2所施加壓力的不均勻減小到最小程度，所以能實現熱阻的穩定化。而且，樹脂層18能插入并粘著到固定夾具上、防止樹脂層18的脫落，所以能提高組裝性。
圖13為本發明的實施例12的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，在和散熱面40相對的包裝件36的加壓面41上形成比固定夾具1和包裝件36彈性低的樹脂17，樹脂17與固定夾具1接觸。
根據本實施例，由于不會受到固定夾具1和包裝件36的凹凸的影響，而且固定夾具1所施加的壓力能通過樹脂17比較均勻地傳遞到包裝件36的表面，所以能實現熱阻的穩定化。另外，由于低彈性樹脂17能使由固定夾具1的蠕變疲勞等引起的變形所造成的功率半導體3向散熱部件2所施加壓力的不均勻減小到最小程度，所以能實現熱阻的穩定化。
圖14為本發明的實施例13的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，比固定夾具1和包裝件36彈性低且在單面具有粘著劑19的樹脂層18由所述粘著劑19粘結到加壓面41的表面上，樹脂層18和固定夾具1接觸。
根據本實施例，由于不會受到固定夾具1和包裝件36的凹凸的影響，固定夾具1所施加的壓力能通過樹脂層18比較均勻地傳遞到包裝件36的表面，所以能實現熱阻的穩定化。另外，由于低彈性的樹脂層18能使由固定夾具1的蠕變疲勞等引起的變形所造成的功率半導體3向散熱部件2所施加壓力的不均勻減小到最小程度，所以能實現熱阻的穩定化。而且，由于樹脂層18能被先粘著到功率半導體3上，所以能防止樹脂層18的脫落，從而可以提高組裝性。
圖15為本發明的實施例14的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，比固定夾具1和包裝件36彈性低且在兩面具有粘著劑19的樹脂層18被粘結到加壓面41上，樹脂層18和固定夾具1的凹部7由粘著劑19粘結。
根據本實施例，由于利用具有兩面粘著性能的樹脂層18，不會出現樹脂層18的脫落和功率半導體3從固定夾具1的脫落，因此可以提高組裝性。另外，由于不會受到固定夾具1和包裝件36的凹凸的影響，而且固定夾具1所施加的壓力能通過樹脂層18比較均勻地傳遞到包裝件36的表面，所以能實現熱阻的穩定化。另外，由于低彈性的樹脂層18能使由固定夾具1的蠕變疲勞等引起的變形所造成的功率半導體3向散熱部件2所施加壓力的不均勻減小到最小程度，所以能實現熱阻的穩定化。
圖16為本發明的實施例15的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，在與包裝件36相接的固定夾具1的表面具有粘著功率半導體3的粘著劑19。
根據本實施例，在固定夾具1的凹部7內預先涂覆粘著劑19，能在功率半導體3插入凹部7內的同時將其粘接到固定夾具1上，不會出現功率半導體3從固定夾具內脫落的情況，所以可以提高組裝性。
圖17為本發明的實施例16的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，在固定夾具1上具有固定印刷配線基板16的支柱15，所述印刷配線基板與引出配線5連接。
根據本實施例，由于能改善引出配線5和印刷配線基板16的焊接用通孔部17的配置匹配性，所以可以提高組裝性。
圖18為本發明的實施例17的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，具有防止功率半導體3從固定夾具1脫落的脫落防止夾具20，在脫落防止夾具20上具有固定到固定夾具1上用的凹凸部21，在固定夾具上具有和凹凸部21嚙合的凹凸部45。
根據本實施例，由于通過脫落防止夾具20約束功率半導體3的一部分，功率半導體3不會從固定夾具1內脫落，所以可以提高組裝性。
圖19為本發明的實施例18的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，脫落防止夾具20設置在固定夾具1的散熱部件側，在脫落防止夾具20和設置在固定夾具1上的引線固定用突起23之間夾住引出配線的一部分。
根據本實施例，由于由脫落防止夾具20和引線固定用突起23從散熱部件2側約束功率半導體3的引出配線5，功率半導體3不會從固定夾具1內脫落，所以可以提高組裝性。
圖20為本發明的實施例19的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖，圖21是圖20的剖視構成圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，脫落防止夾具20設置在固定夾具1的散熱部件2側，在脫落防止夾具20和固定夾具1之間夾入引出配線5的一部分，而且在脫落防止夾具20上具有狹條狀的配線存儲部22，配線存儲部22具有如下功能，即在收容一部分引出配線5的同時對引出配線5進行定位。
根據本實施例，由于在脫落防止夾具20上收容一部分引出配線5，而且能以固定夾具1為基準高精度地確定引出配線5的位置，所以能提高印刷基板16(圖中未示出)的組裝性。
圖22為本發明的實施例20的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，在脫落防止夾具20上設有貫通固定夾具1和印刷配線基板16的棒狀突起23。
根據本實施例，由于能以脫落防止夾具20為基準高精度地確定引出配線5和固定夾具1及印刷配線基板16的位置關系，所以可以提高組裝性。
圖23為本發明的實施例21的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，固定夾具1由具有絕緣性的樹脂構成，在固定夾具1上具有固定從外部電路輸入輸出電信號及電能的外部配線28的端子臺24，而且本實施例具有用螺釘26和螺母27對收容在端子臺24上的配線部25和外部配線28進行緊固而使它們電連接的功能。
根據本實施例，由于在固定夾具1上設有能輸入輸出信號和電能的端子臺24，并實現了印刷配線基板16的小形化，所以能提供小型的電路組件。
圖24為本發明的實施例22的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，固定夾具1由具有絕緣性的樹脂構成，固定夾具1內置輸入輸出電路組件的外部或內部的電信號及電能的電流檢測用配線部件25，電流檢測用配線部件25貫通具有開口部的環狀磁性體30，在環狀磁性體30的開口部安裝磁性傳感器29，流經電流檢測用配線部件25的電流產生的磁通由環狀磁性體30集磁，在固定夾具1的一部分上形成由磁性傳感器29檢測集磁的磁通的電流傳感器31的功能。
根據本實施例，由于在固定夾具1上能構成電流傳感器31，所以電流傳感器31和配線部件25用的印刷配線基板16不是必需的，所以能使印刷配線基板16的安裝面積小型化，從而能有助于電路組件的小型化。
圖25為本發明的實施例23的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，固定夾具1具有固定用于收容利用電路組件構成的電子機械的樹脂或金屬殼體32的殼體對準部33或螺釘對準部46。
根據本實施例，由于在散熱部件2上沒有必要設置殼體32的固定對準部，所以有助于散熱部件2的小型化和低成本化。
圖26為本發明的實施例24的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，在與加壓面41相面對的固定夾具1中內置有溫度傳感器34，溫度傳感器34的配線從固定夾具1引出。
根據本實施例，由于能將測定功率半導體3溫度的溫度傳感器配置在功率半導體3的附近，所以有助于電路組件的高可靠性。
圖27為本發明的實施例25的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，在功率半導體3的散熱面40的附近、在凹部7內與散熱部件2相面對的固定夾具1的側面內置檢測散熱部件2的溫度的溫度傳感器34，凹部7和溫度傳感器34之間夾有低彈性樹脂14或樹脂層18，溫度傳感器34被加壓固定在散熱部件2上。
根據本實施例，溫度傳感器34由固定夾具1壓向散熱部件2，能直接測量散熱部件2的表面溫度，從而有助于電路組件的高可靠性。
圖28為本發明的實施例26的電路組件的安裝結構的概略構成剖視圖。本實施例和前述實施例的不同之處在于，和功率半導體3的多條引出配線5電連接的中間連接配線35內置于固定夾具1內，中間連接配線35和前述印刷配線基板16或外部電路配線28連接。
根據本實施例，由于在功率半導體3的引出配線5的形狀與印刷配線基板16不匹配的情況或電流容量不足時，能夠用中間連接配線35連接，所以有助于印刷配線基板16的小型化及電路組件的小型化。
圖29表示采用前述第1至26實施例中任一實施例的電路組件的電力轉換裝置59的構成的視圖。本實施例的電力轉換裝置59為這樣一種電動機驅動系統，即由商用電源47供給的交流電由電力轉換裝置59的變流器部48平滑地變成直流電，該直流電由電力轉換裝置59的逆變器部49轉換成具有規定電壓和規定頻率的交流電，并將所述電供給電氣負載如電動機50。對于電力轉換裝置59，是將二極管等整流元件構成的變流器部48(順變換部)、PWM(pulse wide modulation脈寬調制)控制方式的逆變器部49(逆變換部)、及連接到變流器部48與逆變器部49之間的直流部的平滑用電容器51(電容)電連接，并在電力轉換裝置的殼體32內。變流器部48與逆變器部49由前述第1至26實施例中任一實施例的電路組件構成。逆變器部49將計算機52產生的PWM控制信號輸入驅動電路53，驅動電路53根據PWM控制信號開/關控制構成逆變器部49的功率半導體3。
根據本實施例，由于作為變流器部48與逆變器部49的結構，使用高可靠性、小型且低成本的第1至26實施例中任一實施例的電路組件，所以能實現電力轉換裝置59如電動機驅動系統的小型化、低價格化、可靠性的提高等。另外，在本實施例中，盡管由商用電源47供給的交流電力由電轉換裝置59的變流器部48平滑地變成直流電，但是也能適用于作為直流電源使用太陽能電池的太陽光發電系統等。
圖30為適用前述第1至26實施例中任一實施例的電路組件的移動體搭載的電力轉換裝置59，示出作為電力轉換裝置59的負載如轉向裝置54的轉向角調整用電動機55、駕駛室及貨物室的空調用壓縮機驅動電動機56、及制動系桿(caliper)內的制動襯片加壓用電動機57的結構。對于移動體搭載的電力轉換裝置59，蓄積在電池58內的直流電由逆變器部49轉換成交流電，供給各電動機。對于逆變器部49的結構，由于和前述第27實施例的電力轉換裝置的基本相同，所以省略其詳細說明。
根據本實施例，由于使用高可靠性、小型且低成本的第1至26實施例中任一實施例的電路組件，所以能實現移動體搭載的電力轉換裝置的小型化、低價格化、可靠性的提高等。另外，在本實施例中，盡管作為直流電源使用電池58進行說明，但是也能適用于使用燃料電池的系統等。
權利要求
1.一種電路組件，其包括具有多個配線部件的電氣裝置和放出該電氣裝置產生的熱量的散熱部件，所述多個配線部件電連接通過電流或切斷電流的電路、包裝前述電路的包裝件、及連接到前述電路上的外部電路，其特征在于具有以使前述電氣裝置的散熱面與前述散熱部件接觸的方式固定前述散熱部件和前述電氣裝置的固定夾具；在前述固定夾具上，具有收容前述電氣裝置的一部分的凹部和前述散熱面從前述固定夾具露出用的散熱用開口部；當前述電氣裝置由前述固定夾具固定到前述散熱部件上時，前述散熱面從前述散熱用開口部接觸到前述散熱部件。
2.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于設有貫通前述固定夾具的開口部，使多個前述配線部件貫通到一個前述開口部內。
3.根據權利要求2所述的電路組件，其特征在于前述固定夾具的凹部收容與前述散熱面相對的前述包裝件的相對表面及前述電氣裝置的一部分。
4.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于在前述散熱部件上設有相對于前述固定夾具的對準部，前述電氣裝置配置在前述對準部和固定前述固定夾具的固定部之間。
5.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于在面向與前述散熱面相對的前述包裝件之相對面的前述固定夾具的表面上，設置和前述包裝件接觸的突起。
6.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于在面向與前述散熱面相對的前述包裝件之相對面的前述固定夾具的表面上，設置第一突起和第二突起，前述第一突起與前述包裝件表面的凹坑接觸，前述第二突起與設置在前述包裝件上的孔匹配。
7.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于在前述散熱部件和前述散熱面之間，設置比前述包裝件和前述固定夾具彈性低且具有熱傳導性的樹脂層。
8.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于在前述散熱部件和前述散熱面之間，設置比前述包裝件和前述固定夾具彈性低且具有熱傳導性的樹脂層；在前述散熱面側的前述樹脂層上設置具有粘著性的硅橡膠層。
9.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于在與和前述散熱面相對的前述包裝件表面相面對的前述固定夾具上，設置比前述固定夾具和前述包裝件彈性低的樹脂層；前述樹脂層和前述包裝件接觸。
10.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于在和前述散熱面相對的前述包裝件的表面上，設置比前述固定夾具和前述包裝件彈性低的樹脂層；前述樹脂層和前述固定夾具接觸。
11.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于在與前述散熱面相對的前述包裝件的表面和前述固定夾具之間，設置比前述固定夾具和前述包裝件彈性低且在單面或兩面上具有粘著層的樹脂層；固定前述電氣裝置、前述樹脂層及前述固定夾具。
12.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于具有將前述電氣裝置粘接到與前述包裝件接觸的前述固定夾具的表面上的粘著功能。
13.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于在前述固定夾具上具有固定印刷配線基板的機構，所述印刷配線基板連接前述配線部件。
14.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于具有防止前述電氣裝置從前述固定夾具上脫落的脫落防止夾具，在前述脫落防止夾具上設有向前述固定夾具固定用的凹凸部，在前述固定夾具上具有和前述凹凸部嚙合的凹凸部。
15.根據權利要求14所述的電路組件，其特征在于前述脫落防止夾具設置在前述固定夾具的前述散熱部件側，在前述脫落防止夾具和前述固定夾具之間夾入前述配線部件的一部分，在前述脫落防止夾具上具有狹條狀的配線存儲部，前述配線存儲部具有收容前述配線部件的一部分并進行配線定位的功能。
16.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于前述固定夾具由具有絕緣性的樹脂構成，前述固定夾具具有固定并電連接外部配線的端子臺，所述外部配線用于從外部電路輸入輸出電信號及電能。
17.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于前述固定夾具由具有絕緣性的樹脂構成，前述固定夾具內藏電流檢測用的配線部件，在前述電流檢測用的配線部件上安裝磁性傳感器或電阻并具有電流傳感器的功能。
18.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于在前述固定夾具上設有固定殼體用的凹凸或螺釘對準部，所述殼體用于收容利用前述電路組件構成的電氣系統。
19.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于在面對與前述散熱面相對的前述包裝件表面的前述固定夾具上，內藏檢測溫度的電路。
20.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于在前述電氣裝置的前述散熱面的附近、于前述固定夾具的前述散熱部件側設置檢測前述散熱部件的溫度的電路。
21.根據權利要求1所述的電路組件，其特征在于和前述電氣裝置的前述多條配線部件電連接的中間連接配線內置于前述固定夾具內，前述中間連接配線和前述印刷配線基板或前述電路組件外部的電路連接。
全文摘要
本發明提供一種能使散熱部件和電氣裝置之間的熱阻穩定，且組裝性好的低成本電路組件。為了實現本發明，在固定夾具(1)上設有收容電氣裝置的一部分的凹部(7)，使至少散熱面(40)以外的電氣裝置的包裝件(36)側面和固定夾具(1)接觸，電氣裝置在固定夾具(1)內的定位精度提高，利用包含凹部(7)的固定夾具(1)整體的彈性將電氣裝置壓在散熱部件(2)上，電氣裝置的多條引出配線(5)貫通設在固定夾具(1)的凹部(7)附近的開口部(6)，而且在固定夾具(1)上組裝脫落防止夾具(20)，該夾具用于防止當將固定夾具(1)裝配到散熱部件(2)上時電氣裝置脫落。
文檔編號H01L25/18GK1630076SQ20041010222
公開日2005年6月22日 申請日期2004年12月16日 優先權日2003年12月19日
發明者中津欣也, 高田直樹, 廣田雅之, 井堀敏, 龜澤友哉 申請人:株式會社日立產機系統