JPH042156A - 電力用半導体装置 - Google Patents

電力用半導体装置

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JPH042156A
JPH042156A JP2101782A JP10178290A JPH042156A JP H042156 A JPH042156 A JP H042156A JP 2101782 A JP2101782 A JP 2101782A JP 10178290 A JP10178290 A JP 10178290A JP H042156 A JPH042156 A JP H042156A
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JP
Japan
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power semiconductor
semiconductor device
cooling member
cooling body
hollow
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Pending
Application number
JP2101782A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiro Nomura
野村　年弘
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH042156A publication Critical patent/JPH042156A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/50—Bond wires
    • H10W72/531—Shapes of wire connectors
    • H10W72/5363—Shapes of wire connectors the connected ends being wedge-shaped
    • 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
    • H10W90/00—Package configurations
    • H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
    • H10W90/754—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL

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

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、トランジスタ、ダイオード等の電力用半導体
素子と冷却装置とを組合わせる電力用半導体装置に関す
る。
〔従来の技術〕
従来の電力用半導体装置は、第８図に示すように、トラ
ンジスタ、ダイオード等の電力用半導体素子２は直接に
またはセラミック板３や薄い導体４を介して銅やアルミ
等の金属製基板１０片側に組込まれており、この基板１
の反対側を伝熱用グリースを塗布してネジ１５等で冷却
体８に圧接している。この冷却体８はヒートシンクと称
されるもので、周知のごとくフィンを有する空冷式のも
のや冷媒管を組込んだ液冷式のものである。
また、半導体素子２ａ、２ｂの周囲を保護枠１３で囲い
、その内部に耐候性樹脂１４を充填する。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしこのような従来の電力用半導体装置では、基板１
と冷却体８との圧接部分に熱抵抗が生じやすいのが問題
である。この部分には、基板１への半導体素子２の取付
けほどの寸法精度を確保することが難しく、基板１と冷
却体８の圧接部の機械的反りや、塵芥の混入や、伝熱用
グリースの枯れ等による伝熱性能の低下など、さらに組
立時及び分解修理時の作業上の不安定要素などが問題点
としてあげられる。
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、半導体素
子内部以外の熱抵抗を極力小さくでき、その結果として
半導体素子の耐熱性能を高く期待できるので同一素子に
よる電力容量の増大や小形化、高倍転化が図れる電力用
半導体装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は前記目的を達成するため、冷媒液を通流させる
中空部を有する液冷式の冷却体の外側に、直接または金
属とセラミックを介して電力用半導体素子をロー付けし
たことを要旨とするものである。
〔作用］ 現在、一般的に素子のみの熱抵抗は、装置全体の熱抵抗
の１／１０〜１／２０程度といわれている。
また、一般的に素子内の最高許容温度を約１５０゜Ｃ以
下に押さえるべく設計される。
従って、素子以外の熱抵抗をゼロにできれば、同じ半導
体素子で１０〜２０倍の電力を取扱うことができる。
本発明によれば、銅やアルミ等の金属製基板を省略して
組立時に接合する圧接部がなくなるので、この部分で生
じる熱抵抗もゼロとなる。
〔実施例〕
以下、図面について本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明の第１実施例を示す側面図、第２図は同
上縦断正面図で、図中８は冷却体である。
該冷却体８は液冷式のもので、冷媒液を通流させる中空
部８ａを有し、端部にホース接続用のテーパーネジによ
るオスまたはメスのカブラ９を受口を介して設けている
。
図中１１は、冷媒の接触面積を増すため、中空部８ａに
向けて内壁面に突設する複数条の突条を示す。
本発明は、このような液冷式の冷却体８の外側にトラン
ジスタ、ダイオード等の電力用半導体素子２ａ、２ｂを
直接にまたはセラミック板３や薄い導体４を介してロー
付けした。
該セラミック板３は伝熱と絶縁を目的とした板で、非絶
縁の場合は省略できる。
前記導体４と半導体素子２ａ、２ｂをそれぞれ冷却体８
の上に重ねてロー付けし、ボンディングワイヤ１２で接
続して第３図に示すような回路を構成する。
さらに、その上から耐候性樹脂１４で半導体素子２ａ、
２ｂを囲繞して保護する。
このようにして、冷却体８の中空部８ａには水等の冷媒
が通流し、半導体素子２ａ、２ｂを冷却体８が直接的に
冷却する。
第４図、第５図は本発明の第２実施例を示すもので、冷
却体８の取付は面に開口１６を形成し、この間口１６の
上に直接半導体素子２ａ、２ｂをのせたセラミック板３
をロー付けし、開口１６を該セラミック板３で水密に閉
塞するようにした。
このようにす°れば、中空部８ａを通流する水等の冷媒
は開口１６を介して直接セラミック板３に触れ、より冷
媒を半導体素子２ａ、２ｂに近づけることができる。
第６図、第７図は本発明の第３実施例を示すもので、前
記第２実施例の構成に加えて、冷却体８の中空部８ａ内
に発熱量の多い半導体部分のみ凸部１７を設けて流通路
を狭め、流速を増し冷却効果を高めるようにした。
なお、前記第１実施例〜第３実施例のすべてにおいて、
冷却体８は液冷式のものであり、風冷式にくらべ比較的
小形のものが多いので、半導体素子２ａ、２ｂをロー付
けするのに技術的な問題点は生じないですむ。また、第
３図の回路例は電力用半導体装置の単なる一例を示すも
ので、実用的には半導体素子ばかりでな（コンデンサ、
抵抗、リアクトル等の周辺回路部品を含んだ半導体装置
である方がより小形高性能化の効果は大きいことは言う
までもない。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明の電力用半導体装置は、半導体
素子内部以外の熱抵抗すなわち半導体素子から冷却体ま
での熱抵抗を極力小さくでき、しかも不安定な部分がな
くなるので、その結果として半導体素子の耐熱性能を高
く期待でき、装置全体を小型化、高信幀化できるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の電力用半導体装置の第１実施例を示す
側面図、第２図は同上縦断正面図、第３図は等価回路図
、第４図は第２実施例を示す縦断側面図、第５図は同上
縦断正面図、第６図は第３実施例を示す縦断側面図、第
７図は同上縦断正面図、第８図は従来例を示す側面図で
ある。 １・・・基板 ２．２ａ、２ｂ・・・半導体素子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　冷媒液を通流させる中空部を有する液冷式の冷却体の
    外側に、直接または金属とセラミックを介して電力用半
    導体素子をロー付けしたことを特徴とする電力用半導体
    装置。
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