JPH03231446A - 電力用半導体素子 - Google Patents

電力用半導体素子

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JPH03231446A
JPH03231446A JP2027357A JP2735790A JPH03231446A JP H03231446 A JPH03231446 A JP H03231446A JP 2027357 A JP2027357 A JP 2027357A JP 2735790 A JP2735790 A JP 2735790A JP H03231446 A JPH03231446 A JP H03231446A
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Chihiro Ishibashi
石橋　千尋
Hiroyuki Abe
浩幸 阿部
Susumu Matsuoka
進 松岡
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NGK Insulators Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0275—Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
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    • 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
    • H10W40/70—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は耐電圧特性を高めた大容量の電力用半導体素子
に関するものである。
（従来の技術） 高電圧で半導体素子を使用する際には、半導体基体の耐
電圧特性を高めるために半導体基体の厚さを増加させれ
ばよい。ところが半導体基体に電流が流れた際に発生す
る熱量はその厚さの増加とともに指数関数的に増加する
ために、半導体基体の厚さを増加させると熱損失が急激
に増加する。
このため、耐電圧特性を高めるには半導体素子を多数直
列に接続して必要とする耐電圧特性を得る方法が一般に
採用されている。
第１０図はその一例を示す図であり、半導体素子００で
あるサイリスクをフィン付のヒートパイプ＋１７）を挿
入したヒートシンク部（１６１を挟み、２個直列に接続
したものである。しかしこのように複数の半導体素子０
５）を接続すると、その個数に比例した占有空間が必要
となり、装置として大型化し、組立及びメンテナンスを
含めたコストも高くなってしまう欠点があった。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記したような従来の問題点を解決して、高い
耐電圧特性を持ち、しかも装置の大型化やコストの増加
を最小限に抑えることができる電力用半導体素子を提供
するために完成されたものである。
（課題を解決するための手段） 上記の課題を解決するためになされた第１の発明は、複
数枚の半導体基体を相互間に温度補償板を介在させて単
一のパッケージの内部に封入したことを特徴とするもの
である。
また同一の課題を解決するためになされた第２の発明は
、複数枚の半導体基体を相互間に温度補償板を介在させ
て単一または一体型のパッケージの内部に封入するとと
もに、冷却フィンを備えたヒートパイプの先端をこのパ
ッケージの内部に接続したことを特徴とするものである
。
（作用） 第１の発明によれば、複数枚の半導体基体を相互間に温
度補償板を介在させて単一のパッケージの内部に封入し
たので、従来のように半導体素子を複数直列に接続した
ものに比較して全体の大きさを大幅に小型化することが
できる。
また第２の発明によれば、上記した第１の発明と同一の
効果を得ることができるのみならず、単一または一体型
のパンケージの内部で複数枚の半導体基体から発生した
熱をヒートパイプを通じて迅速に外部へ抜取り、冷却フ
ィンにより大気中へ放熱することができる。このため、
第１の発明より更に通電容量を増加させることができる
。
以下にこれらの発明を実施例により更に詳細に説明する
。
（実施例） 実施例１ 第１図は第１の発明の実施例を示すもので、（１）はサ
イリスクのような複数枚の半導体基体、（２）は各半導
体基体（１）の両側に介在させた温度補償板、（３）は
導電部である。本発明においては、これらの複数枚の半
導体基体（１）と温度補償板（２）とがセラミ１．クス
等の絶縁材料からなる単一のパッケージ（４）の内部に
封入されている。パッケージ（４）の周囲にはフィン（
５）が突設されて冷却効果を高めている。
このように構成された第１の発明の電力用半導体素子は
、単一のパッケージ（４）の内部に複数枚の半導体基体
〔１）と温度補償板（２）とを交互に封入したものであ
るから、大きい耐電圧特性を持ち、また個々の半導体基
体（１）の厚みを薄くできるので、同じ耐電圧特性を持
つ素子を一枚の半導体基体で構成したものに比べ熱損失
を小さくすることができる。また第１０図に示した従来
のものに比較して、全体の大きさを著しく小型化するこ
とができる。
実施例２ 第２図は第２の発明の実施例を示す図であり、前記した
パッケージ（４）の側壁を貫通して複数本のヒートパイ
プ（６）が設けられており、これらのヒートパイプ（６
）の先端部分には多数の冷却フィン（７）が取り付けら
れている。実施例２ではヒートパイプ（６）の内部に封
入された絶縁液媒がパッケージ（４）の内部空間に入る
ことができる構造となっており、絶縁液媒が半導体基体
（１）と直接接触してその発生熱を奪うことができる。
実施例３ 第３図は第２の発明の他の実施例を示す図であり、２ｗ
ｉの半導体基体（１）の中間部に銅のような熱伝導性に
優れた金属からなるヒートシンク部（８）を設け、多数
の冷却フィン（７）を備えたヒートパイプ（６）の先端
をこのヒートシンク部（８）に挿入したものである。ま
たヒートパイプ（６）の基部に碍子状の絶縁管（９）を
設け、これよりも先端部分を絶縁している。この実施例
ではパッケージ（４）の内部の熱はヒートシンク部（８
）からヒートパイプ（６）を通じて奪われることとなる
。
実施例４ 第４図は第２の発明の他の実施例を示す図であり、ヒー
トパイプ（６）の先端を中央のヒートシンク部（８）の
みならず、電極となる両側の導電部（３）にも埋め込ん
である。従って、実施例３のものよりも、更に優れた放
熱性を得ることができ一層の小型化が可能となる。
実施例５ 第５図は第２の発明の他の実施例を示す図であり、中央
のヒートシンク部（８）と両側の導電部（３）に孔００
）を設けるとともに、ヒートパイプ（６）の内部の絶縁
液媒がこれらの孔００）の内部に流入して熱を奪うこと
ができる構造となっている。従って、実施例４よりも更
に多量の熱をパッケージ（４）の内部から効率よく除去
することができる。
実施例６ 第６図は第２の発明の他の実施例を示す図であり、半導
体基体（１）が独立して封入された複数のパッケージ（
４）が中央の導電部（３）の両側に接合されて一体型の
パッケージ（４）を構成している。そしてヒートパイプ
（６）の先端はこの中央の導電部（３）の内部に挿入さ
れて中央の導電部（３）の両側から熱を奪っている。こ
のように半導体基体（１）を独立して封入すると、素子
の組立が容易となり、製造コストの低減が図れる利点が
ある。
実施例７ 第７図は第２の発明の他の実施例を示す図であり、実施
例６における両側の導電部（３）にもヒートバイブ（６
）の先端を挿入したものである。実施例６よりも優れた
放熱性を得ることができ、更に小型化が可能となる。な
お、この発明は次のように具体化することもできる。
例えば第８図および第９図に示すように、素子の両側を
、ヒートバイブ（６）を挿入したヒートシンク部（８ａ
）で挟むようにしても良い。このようにすれば冷却効率
を更に高めることができる。
（発明の効果） 以上に説明したように、第１の発明によれば複数枚の半
導体基体を単一のパッケージの内部に封入したので、全
体を大型化することなく高い耐電圧特性を持つ電力用半
導体素子を得ることができる。
また第２の発明によれば、冷却フィンを備えたヒートパ
イプの先端をこのパッケージの内部に接続したので、第
１の発明のものよりも更に能率よくパッケージの内部か
ら熱を除去することができその電流容量を更に向上させ
ることができる。
なお、上記の実施例では半導体基体としてサイリスクを
用いたが、これ以外にもダイオードをはしめ各種の半導
体素子を用いることもできることはいうまでもない。
よって本発明は従来の問題点を一掃した電力用半導体素
子として、産業の発展に寄与するところは極めて大きい
ものがある。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第９図はそれぞれ第１〜第９の実施例を示す断
面図、第１Ｏ図は従来例を示す断面図である。 （１）：半導体基体、（２）：温度補償板、（４）：パ
ッケージ、（６）：ヒートバイブ、（７）：冷却フィン
。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、複数枚の半導体基体（１）を相互間に温度補償板（
    ２）を介在させて単一のパッケージ（４）の内部に封入
    したことを特徴とする電力用半導体素子。 ２、複数枚の半導体基体（１）を相互間に温度補償板（
    ２）を介在させて単一または一体型のパッケージ（４）
    の内部に封入するとともに、冷却フィン（７）を備えた
    ヒートパイプ（６）の先端をこのパッケージ（４）の内
    部に接続したことを特徴とする電力用半導体素子。
JP2027357A 1990-02-07 1990-02-07 電力用半導体素子 Expired - Lifetime JPH0714029B2 (ja)

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JP2027357A JPH0714029B2 (ja) 1990-02-07 1990-02-07 電力用半導体素子
EP19910300885 EP0441572A3 (en) 1990-02-07 1991-02-04 Power semiconductor device with heat dissipating property
CA 2035724 CA2035724C (en) 1990-02-07 1991-02-05 Power semiconductor device with heat dissipating property
US07/928,665 US5229915A (en) 1990-02-07 1992-08-17 Power semiconductor device with heat dissipating property

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JPH0714029B2 JPH0714029B2 (ja) 1995-02-15

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EP0441572A2 (en) 1991-08-14
JPH0714029B2 (ja) 1995-02-15
EP0441572A3 (en) 1992-07-15
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