JPH0122986B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0122986B2 JPH0122986B2 JP58081887A JP8188783A JPH0122986B2 JP H0122986 B2 JPH0122986 B2 JP H0122986B2 JP 58081887 A JP58081887 A JP 58081887A JP 8188783 A JP8188783 A JP 8188783A JP H0122986 B2 JPH0122986 B2 JP H0122986B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor element
- insulating sheet
- flat semiconductor
- insulating
- cooling
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
- H10W40/60—Securing means for detachable heating or cooling arrangements, e.g. clamps
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は半導体冷却装置に係り、特に半導体
素子の絶縁性、損失熱を効率良く伝達でき、組立
作業の容易化が図れる絶縁デイスクに関する。
素子の絶縁性、損失熱を効率良く伝達でき、組立
作業の容易化が図れる絶縁デイスクに関する。
従来この種の装置として第１図に示すものがあ
つた。図において、１ａは平形半導体素子本体
（以下素子本体という）、２ａ，２ｂはこの素子本
体１ａの陽極および陰極面に当接接続し電気を取
り出す端子板で、この端子板２ａ，２ｂと素子本
体１ａとで平形半導体素子１を形成している。３
はこの平形半導体素子１と上記冷却ブロツク４と
を電気的に絶縁する絶縁シート、５は絶縁座、６
は圧接座、７はバネ板、８は締付ボルト、９はボ
ルト、１０はこのボルトと圧接座６との間に配置
された金属ボールである。
つた。図において、１ａは平形半導体素子本体
（以下素子本体という）、２ａ，２ｂはこの素子本
体１ａの陽極および陰極面に当接接続し電気を取
り出す端子板で、この端子板２ａ，２ｂと素子本
体１ａとで平形半導体素子１を形成している。３
はこの平形半導体素子１と上記冷却ブロツク４と
を電気的に絶縁する絶縁シート、５は絶縁座、６
は圧接座、７はバネ板、８は締付ボルト、９はボ
ルト、１０はこのボルトと圧接座６との間に配置
された金属ボールである。
次の動作について説明する。
通常、平形半導体素子１に通電すると、この平
形半導体素子１の内部損失により熱が発生する。
この損失熱は上記平形半導体素子１の陽極および
陰極面である端子板２ａ，２ｂより熱放散される
ため、冷却ブロツク４を平形半導体素子１の両極
面か、いずれか一方に圧接接続して損失熱を空気
等の二次冷却媒体に熱交換する。この際、第１図
に示す絶縁シート３のない場合は、冷却ブロツク
４は上記平形半導体素子１に直接、圧接接続して
いるため、平形半導体素子１の電位を帯びる事に
なるので、電気絶縁劣化あるいは危険防止用に筐
体構造のキユービクル内に収納される場合が多か
つた。しかしキユービクル内に温度上昇を抑制す
るために、外気を取り入れる必要があり、保守、
点検等に問題があつた。そこで、最近、第１図に
示すように、平形半導体素子１と冷却ブロツク４
との電気的な絶縁には、筐体キユービクルの外部
に配置されている絶縁シートと同じ材質の絶縁シ
ート３で行う方式が行われている。この絶縁シー
ト３は電気的な絶縁と平形半導体素子１の損失熱
を効率良く冷却ブロツク４に伝達できる優れた材
質で、極薄形で、円形または四角形等のシート状
に形成することが必要である。
形半導体素子１の内部損失により熱が発生する。
この損失熱は上記平形半導体素子１の陽極および
陰極面である端子板２ａ，２ｂより熱放散される
ため、冷却ブロツク４を平形半導体素子１の両極
面か、いずれか一方に圧接接続して損失熱を空気
等の二次冷却媒体に熱交換する。この際、第１図
に示す絶縁シート３のない場合は、冷却ブロツク
４は上記平形半導体素子１に直接、圧接接続して
いるため、平形半導体素子１の電位を帯びる事に
なるので、電気絶縁劣化あるいは危険防止用に筐
体構造のキユービクル内に収納される場合が多か
つた。しかしキユービクル内に温度上昇を抑制す
るために、外気を取り入れる必要があり、保守、
点検等に問題があつた。そこで、最近、第１図に
示すように、平形半導体素子１と冷却ブロツク４
との電気的な絶縁には、筐体キユービクルの外部
に配置されている絶縁シートと同じ材質の絶縁シ
ート３で行う方式が行われている。この絶縁シー
ト３は電気的な絶縁と平形半導体素子１の損失熱
を効率良く冷却ブロツク４に伝達できる優れた材
質で、極薄形で、円形または四角形等のシート状
に形成することが必要である。
従来の半導体冷却装置は以上のように構成され
ているので、絶縁に際して極薄形の絶縁シート３
を冷却ブロツク４と平形半導体素子１との間に挿
入圧接しなければならず、冷却ブロツク４の圧接
面の面加工および組立作業、例えば平形半導体素
子１と絶縁シート３のセンター合せ、接触熱抵抗
を小さくするための導電性グリスの塗布などが非
常に困難であり、また絶縁シート３は極薄のため
クラツク防止のための注意などで取扱いが極めて
難しい等の欠点があつた。
ているので、絶縁に際して極薄形の絶縁シート３
を冷却ブロツク４と平形半導体素子１との間に挿
入圧接しなければならず、冷却ブロツク４の圧接
面の面加工および組立作業、例えば平形半導体素
子１と絶縁シート３のセンター合せ、接触熱抵抗
を小さくするための導電性グリスの塗布などが非
常に困難であり、また絶縁シート３は極薄のため
クラツク防止のための注意などで取扱いが極めて
難しい等の欠点があつた。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、絶縁シートの両圧
接面に銅、アルミニウム等のブロツクを例えばロ
ー付またハンダ付等により接着し、デイスク状に
一体に形成することにより組立作業性の向上及び
熱伝導性向上の信頼性が高い半導体冷却装置を提
供することを目的としている。
去するためになされたもので、絶縁シートの両圧
接面に銅、アルミニウム等のブロツクを例えばロ
ー付またハンダ付等により接着し、デイスク状に
一体に形成することにより組立作業性の向上及び
熱伝導性向上の信頼性が高い半導体冷却装置を提
供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第２図、第３図において、２は上述の絶縁シ
ートであつて例えばセラミツク等で形成されてい
る。１１はこの絶縁シート２の一方の圧接面にロ
ー付またはハンダ付け等によつて固着された銅、
アルミニウム等のブロツク、１９は絶縁シート２
の他方の圧接面にロー付または半田付によつて固
着されたブロツクで、このブロツク１９は一端に
スナバーダイオード等を取付ける取付穴１８が穿
設され、他端に平形半導体素子の陽極および陰極
面の電気取出し用ボルト穴２０が穿設されてお
り、平形半導体素子の端子板として使用できるも
のである。１２ａ，１２ｂはロー付またはハンダ
付面、１３はこのブロツク１１，１９に形成さ
れ、平形半導体素子１とのセンター合せ用穴であ
る。
る。第２図、第３図において、２は上述の絶縁シ
ートであつて例えばセラミツク等で形成されてい
る。１１はこの絶縁シート２の一方の圧接面にロ
ー付またはハンダ付け等によつて固着された銅、
アルミニウム等のブロツク、１９は絶縁シート２
の他方の圧接面にロー付または半田付によつて固
着されたブロツクで、このブロツク１９は一端に
スナバーダイオード等を取付ける取付穴１８が穿
設され、他端に平形半導体素子の陽極および陰極
面の電気取出し用ボルト穴２０が穿設されてお
り、平形半導体素子の端子板として使用できるも
のである。１２ａ，１２ｂはロー付またはハンダ
付面、１３はこのブロツク１１，１９に形成さ
れ、平形半導体素子１とのセンター合せ用穴であ
る。
以上の構成によれば、厚さの薄い絶縁シート２
とこれにロー付、ハンダ付け固着されたブロツク
１１，１９とによつて一体化した絶縁デイスクが
構成されることとなる。かかる構造によつて平形
半導体素子１と冷却ブロツク４との電気的な絶縁
および平形半導体素子１の損失熱の伝達を極めて
効率よく行うことができる。また、絶縁シート２
の厚みは１〜２mm程度であり、しかも平形半導体
素子１と冷却ブロツク４との間の圧接力は1000〜
4000Kg程度と極めて大きいために、従来は圧接面
への塵埃等の不純物の付着により絶縁シートが破
損したり、不純物が付着した絶縁シートの組合せ
に伴つて接触熱抵抗の増加などの欠点が生じてい
たが、絶縁シート２に銅、アルミニウム等のブロ
ツク１１，１９を固着一体化して絶縁デイスクを
形成したので、かかる問題は確実に解消できる。
さらに、上記ブロツク１１，１９にセンター合せ
用穴１３を形成したので、組立作業時に従来のよ
うに絶縁シート２のセンター合せの困難、偏差、
捩れ等は生ずることなく、簡単に絶縁シート２の
挿着が行える。しかも、このセンター合せ用穴１
３は、絶縁シート２と上記ブロツク１１，１９と
をロー付またはハンダ付するとき、接触面の気泡
の逃げ口となり、密着性の良い接触面を得ること
ができ、このため、接触熱抵抗が低く、かつ熱伝
導性の良い絶縁デイスクを製作するのに役立つ。
とこれにロー付、ハンダ付け固着されたブロツク
１１，１９とによつて一体化した絶縁デイスクが
構成されることとなる。かかる構造によつて平形
半導体素子１と冷却ブロツク４との電気的な絶縁
および平形半導体素子１の損失熱の伝達を極めて
効率よく行うことができる。また、絶縁シート２
の厚みは１〜２mm程度であり、しかも平形半導体
素子１と冷却ブロツク４との間の圧接力は1000〜
4000Kg程度と極めて大きいために、従来は圧接面
への塵埃等の不純物の付着により絶縁シートが破
損したり、不純物が付着した絶縁シートの組合せ
に伴つて接触熱抵抗の増加などの欠点が生じてい
たが、絶縁シート２に銅、アルミニウム等のブロ
ツク１１，１９を固着一体化して絶縁デイスクを
形成したので、かかる問題は確実に解消できる。
さらに、上記ブロツク１１，１９にセンター合せ
用穴１３を形成したので、組立作業時に従来のよ
うに絶縁シート２のセンター合せの困難、偏差、
捩れ等は生ずることなく、簡単に絶縁シート２の
挿着が行える。しかも、このセンター合せ用穴１
３は、絶縁シート２と上記ブロツク１１，１９と
をロー付またはハンダ付するとき、接触面の気泡
の逃げ口となり、密着性の良い接触面を得ること
ができ、このため、接触熱抵抗が低く、かつ熱伝
導性の良い絶縁デイスクを製作するのに役立つ。
第４図は平形半導体装置の一部を構成する回路
中にこの発明を適用したものである。図におい
て、１ａ，１ｂは大電流を流す主サイリスタであ
つて、例えば1000Aクラスの平形半導体素子が用
いられている。１４ａ，１４ｂは主サイリスタ１
ａ，１ｂに逆並列に接続され、無効電流をバイパ
スする補助ダイオードであつて、例えば300Aク
ラスの平形半導体素子が用いられる。１５ａ，１
５ｂはスナバ抵抗、１６ａ，１６ｂはスナバコン
デンサ、１７ａ，１７ｂはスナバダイオードであ
る。そして、このスナバダイオード１７ａ，１７
ｂのような比較的小容量の素子は損失熱も小さい
ので、上記実施例の絶縁シート２に接着された同
電位の銅材等に取付可能である。
中にこの発明を適用したものである。図におい
て、１ａ，１ｂは大電流を流す主サイリスタであ
つて、例えば1000Aクラスの平形半導体素子が用
いられている。１４ａ，１４ｂは主サイリスタ１
ａ，１ｂに逆並列に接続され、無効電流をバイパ
スする補助ダイオードであつて、例えば300Aク
ラスの平形半導体素子が用いられる。１５ａ，１
５ｂはスナバ抵抗、１６ａ，１６ｂはスナバコン
デンサ、１７ａ，１７ｂはスナバダイオードであ
る。そして、このスナバダイオード１７ａ，１７
ｂのような比較的小容量の素子は損失熱も小さい
ので、上記実施例の絶縁シート２に接着された同
電位の銅材等に取付可能である。
以上のようにこの発明によれば、絶縁シートの
一方面に銅、アルミニウム等で、センター合せ用
穴が穿設されたブロツクを接着すると共に、他方
面に半導体素子の端子板となる銅、アルミニウム
等で、センター合せ穴が穿設されたブロツクをそ
れぞれ固着して一体化した絶縁デイスクを構成し
たので、絶縁デイスクと半導体素子との接触熱抵
抗が増加する恐れをなくし、よつて熱伝導率が飛
躍的に向上し、しかも組立作業等が極めて簡単と
なり、そのうえ絶縁シートの他方面に接着された
ブロツクは半導体素子の端子板として使用でき、
熱放散はさらに良好に行えるという効果がある。
一方面に銅、アルミニウム等で、センター合せ用
穴が穿設されたブロツクを接着すると共に、他方
面に半導体素子の端子板となる銅、アルミニウム
等で、センター合せ穴が穿設されたブロツクをそ
れぞれ固着して一体化した絶縁デイスクを構成し
たので、絶縁デイスクと半導体素子との接触熱抵
抗が増加する恐れをなくし、よつて熱伝導率が飛
躍的に向上し、しかも組立作業等が極めて簡単と
なり、そのうえ絶縁シートの他方面に接着された
ブロツクは半導体素子の端子板として使用でき、
熱放散はさらに良好に行えるという効果がある。
第１図は従来の半導体冷却装置の側面図、第２
図はこの発明の一実施例の平面図、第３図は第２
図の―線縦断面図、第４図は一般的平形半導
体装置の一部を構成する半導体回路にこの発明を
適用した回路図である。 １……半導体素子（平形半導体素子）、３……
絶縁シート、４……冷却ブロツク、１１，１９…
…銅、アルミニウム等のブロツク。図中、同一符
号は同一又は相当部分を示す。
図はこの発明の一実施例の平面図、第３図は第２
図の―線縦断面図、第４図は一般的平形半導
体装置の一部を構成する半導体回路にこの発明を
適用した回路図である。 １……半導体素子（平形半導体素子）、３……
絶縁シート、４……冷却ブロツク、１１，１９…
…銅、アルミニウム等のブロツク。図中、同一符
号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- １ 半導体素子のいずれか一極面に冷却ブロツク
を接触配置して冷却を行う半導体冷却装置におい
て、センター合せ用穴が穿設され、かついずれか
一方が上記半導体素子の端子板となる銅、アルミ
ニウム等のブロツクを絶縁シートの両面に半田付
またはロー付により接着して絶縁デイスクを形成
し、この絶縁デイスクを上記半導体素子と上記冷
却ブロツクとの間に圧接させたことを特徴とする
半導体冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58081887A JPS59205742A (ja) | 1983-05-09 | 1983-05-09 | 半導体冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58081887A JPS59205742A (ja) | 1983-05-09 | 1983-05-09 | 半導体冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59205742A JPS59205742A (ja) | 1984-11-21 |
| JPH0122986B2 true JPH0122986B2 (ja) | 1989-04-28 |
Family
ID=13758953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58081887A Granted JPS59205742A (ja) | 1983-05-09 | 1983-05-09 | 半導体冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59205742A (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5355981A (en) * | 1976-10-30 | 1978-05-20 | Shinetsu Chemical Co | Method of heat sinking for electric circuit |
| JPS5722244U (ja) * | 1980-07-10 | 1982-02-04 |
-
1983
- 1983-05-09 JP JP58081887A patent/JPS59205742A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59205742A (ja) | 1984-11-21 |
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