JPH047860A - 半導体スタック - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、ヒートパイプ式放熱器を使った半導体スタ
ックに関する。

（従来の技術） 大電流サイリスタのような発熱の大きい半導体素子はな
んらかの放熱手段を用いて常時、発熱した熱を除去しな
ければならず、そのために従来からヒートパイプ式放熱
器を半導体素子とサンドイッチ構造の配置にして構成し
た半導体スタックが用いられてきている。第７図ないし
第９図はこのような従来の半導体スタックの構成を示し
ており、第７図は側面図、第８図は平面図、第９図は第
７図におけるＩＸ−ＩＸ線断面図である。

この従来の半導体スタックでは、平型半導体素子１と、
それを冷却するヒートパイプ式放熱器２とがそれぞれ複
数個前後方向にサンドイッチ構造に積層され、その両端
部は絶縁座３により絶縁され、さらに一端部に設けられ
た皿ばね４により各部品が圧接される構造となっている
。

ヒートパイプ式放熱器２は平型の半導体素子１を良好に
冷却するため、１個の半導体素子１を前後から２つのヒ
ートパイプ式放熱器２で挟む形に配置されている。そし
てこのヒートパイプ式放熱器２の構成は、複数体のヒー
トパイプ５の一端部が熱伝導良好な受熱部ブロック６に
埋め込まれ、他端の放熱側に放熱効果を高めるために放
熱フィン７が取り付けられたものとなっている。なお受
熱側と放熱側を絶縁する目的でヒートパイプ５の中間に
は絶縁碍子８が設けられている。

このような構成の従来の半導体スタックにおいて、ヒー
トパイプ式放熱器２の冷却性能を高めるためには放熱フ
ィン７の表面積を大きくする必要があり、一方、ヒート
パイプ５と受熱部ブロック６の圧接面との間の温度差を
小さくするためは受熱部ブロック６の前後方向の幅、つ
まり厚みは小さくする必要がある。

そこで一般に、ヒートパイプ式放熱器２は受熱部ブロッ
ク６の厚みに比べて放熱フィン７の前後方向の幅の方が
大きくなり、複数個の半導体素子１をヒートパイプ式放
熱器２と前後方向にサンドイッチ構造に積層して１個の
半導体スタックに構成しようとすると、放熱フィン７の
幅によって半導体スタックの前後長が決定されてしまい
、半導体素子１とヒートパイプ式放熱器２の受熱部ブロ
ック６との積層部では、前後に背中合わせで隣り合うヒ
ートパイプ式放熱器２．２の受熱部ブロック６．６間に
長さ調整用スペーサ９を設けて放熱フィン７の幅によっ
て決定される長さの半導体スタックに構成していた。

（発明が解決しようとする課題） ところがこのように従来の半導体スタックでは、放熱フ
ィンの前後の幅に合わせて受熱部ブロック側に長さ調整
用スペーサを用いているために、半導体スタックの小形
軽量化が困難であり、加えて、積層される部品点数が多
くなり、それぞれの部品の中心を半導体スタックの中心
に合わせる作業が困難となって、半導体素子に均一な圧
接荷重が掛からず、半導体素子の破壊に至ることがある
問題点があった。

この発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、部品点数を少なくして組み立てることができ、小
形軽量化も可能な半導体スタックを提供することを目的
とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明の半導体スタックは、複数のヒートパイプ式放
熱器の受熱部ブロックを半導体素子と共に前後方向の同
一軸上に配置し、一方、前後に隣り合う放熱フィンは左
右に互い違いにずらせて配置したものである。

また前記ヒートパイプ式放熱器としては、ヒートパイプ
が受熱部ブロックの上面側から右もしくは左方向に屈曲
して延び出した形のもの、または前記受熱部ブロックの
右側面または左側面から上方に向かってＬ字形に延び出
した形のものを用いることができる。

（作用） この発明の半導体スタックでは、ヒートパイプ式放熱器
の受熱部ブロックを半導体素子と共に前後方向の同一軸
上にサンドイッチ構造に配置しても、前後に隣り合う放
熱フィンは左右に互い違いに重ならないようにずれるの
で、前後に隣り合うヒートパイプ式放熱器のそれぞれの
放熱フィンの前後幅を加え合わせたものがそのまま前後
方向の長さになることはなく、受熱部ブロックの前後方
向の幅、つまり厚み分を加え合わせた長さにしかならず
、半導体スタックとしての前後長を従来のスペーサを介
在させる場合よりも十分に短くすることができる。

また、ヒートパイプ式放熱器として、ヒートパイプが受
熱部ブロックの上面側から右または左方向に延び出した
形のもの、またはヒートパイプが受熱部ブロックの側面
側から上方にＬ字形に延び出した形のものを用い、この
ヒートパイプ式放熱器を互いに背中合わせに配置するこ
とにより、複数のヒートパイプ式放熱器の間で受熱部ブ
ロックを前後方向の同一軸上の配置にして、しかも放熱
フィンを左右に互い違いにずらせた形で半導体スタック
を構成することができ、半導体スタックの前後長を長さ
調整用スペーサを用いる従来の半導体スタックよりも短
いものとすることができる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。

第１図はこの発明の一実施例に用いるヒートパイプ式放
熱器１１を示しており、第２図ないし第４図はこのヒー
トパイプ式放熱器１１の複数個を半導体素子の複数個と
サンドイッチ構造に組み立てた半導体スタックの一実施
例を示している。

第１図において、ヒートパイプ式放熱器１１は、熱伝導
に優れた受熱部ブロック１２に複数のヒートパイプ１３
それぞれの一端部が埋め込まれており、各ヒートパイプ
１３の他端部に多数の矩形の放熱フィン１４が水平に取
り付けられている。

前記ヒートパイプ１３は受熱部ブロック１２から延び出
す根元部分に屈曲部１５が形成されていて、第１図に定
義する前後方向に対して右あるいは左方向に屈曲部１５
から延び出し、さらにもう一つの屈曲部１６において上
方に屈曲した形となっている。そして、この屈曲部１５
．１６間の長さは、放熱フィン１４の内側の端縁部１７
が受熱部ブロック１２の垂直方向の中心線Ｃよりも若干
外側に位置するように設定されている。

また、各放熱フィン１４とヒートパイプ１３との配置関
係は、特に第３図に明確に見られるように、矩形の放熱
フィン１４の前後中間位置Ｃ′に対して前後方向のいず
れか一方に偏った位置でヒートパイプ１３が貫通するよ
うにしである。

なお、１８はヒートパイプ１３の受熱沸騰側と放熱側と
を絶縁する絶縁碍子である。

第２図ないし第４図は上記のヒートパイプ式放熱器１１
の複数個と平型半導体素子１９の複数個とをサンドイッ
チ構造に配置して構成した半導体スタックの一実施例を
示しており、第２図は側面図、第３図は平面図、第４図
は第２図における■−■線断面図を示している。

この半導体スタックは、第７図ないし第９図に示した従
来例と同様に組み立てられており、複数の半導体素子１
９それぞれに対して前後両側にヒートパイプ式放熱器１
１が圧接配置され、両端位置に絶縁座２０と皿ばね２１
とを介して固定板２２を配し、これらを締め付はボルト
２３により締め付けて組み立てた構成である。

この半導体スタックの組み立てにあたり、前後に直接隣
り合うヒートパイプ式放熱器１１．１１間士では、一方
に対して他方を前後裏返しにして背中合わせにした形で
圧接し合うように配置する。

この操作により、特に第３図および第４図に明確に見ら
れるように、隣り合うヒートパイプ式放熱器１１．１１
のヒートパイプ１３．１３間士が左右に互い違いにずれ
合う配置となり、前後に隣り合うヒートパイプ式放熱器
１１．１１の放熱フィン１４．１４同士も左右に互い違
いにずれた配置となる。

この結果、第３図に示すように、半導体素子１９を前後
両側から挾んで相対するヒートパイプ式放熱器１１．１
１間で左右に互いにずれて重なり合う部分の寸法ａと、
背中合わせに隣り合うヒートパイプ式放熱器１１．１１
間で左右にずれて重なり合う部分の寸法すを足し合わせ
た長さ分だけ、従来例に比べて前後方向の長さを節約で
きることになるのである。

なお、この発明は上記の実施例に限定されることはなく
、第５図に示すような実施例も可能である。この第５図
の実施例では、ヒートパイプ式放熱器１１を、Ｌ字形の
ヒートパイプ１３を用い、このＬ字形のヒートパイプ１
３の沸騰部を受熱部ブロック１２の右または左側面部に
水平に埋め込み、屈曲部１５において上側に延び出すよ
うにした屈曲させ、この垂直に上方に延びる部分に放熱
フィン１４を取り付けて構成している。

そして、半導体スタックを組み立てるにあたっては、前
後に隣り合うヒートパイプ式放熱器１１間士の間で一方
が他方に対して背中合わせになるように配置し、放熱フ
ィン１４同士が左右に互い違いにずれるようにし、こう
して放熱フィン１４を前後に一列に並べる従来の場合の
ようにスペーサを必要とせず、前後長を短くできるので
ある。

第６図はさらに他の実施例を示しており、受熱部ブロッ
ク１２の方向性をなくすために円盤状のものにし、これ
に直管形のヒートパイプ１３の沸騰部を埋め込み、他端
部に放熱フィン１４を取り付けた構成としている。

そして、この実施例では、このようなヒートパイプ式放
熱器１１を半導体素子１９とサンドイッチ構造に組み立
てるに際して、前後に隣り合うヒートパイプ式放熱器１
１．１１同士の間で、受熱部ブロック１２．１２を左右
互いに逆向きに回転させて各々のヒートパイプ１３，１
３を互いに逆向きに傾斜させた状態にして組み立ててお
り、この操作により、前後に隣り合うヒートパイプ式放
熱器１１．１１の間では放熱フィン１４．１４が左右に
互い違いにずれ合うことになり、スペーサを不要とする
ことができて従来例に比べて前後長を節約できるのであ
る。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、複数のヒートパイプ式
放熱器と半導体素子とをサンドイッチ構造に組み立てる
にあたって、各ヒートパイプ式放熱器のヒートパイプの
上端部およびそこに取り付けられている放熱フィンを左
右互い違いにずらせた配置にして前後方向に配列してい
るため、放熱フィンの前後幅が大きくても左右にずれて
重なり合わせることができるので、その重なり合う部分
の前後長方だけ全体としての前後長を節約することがで
き、従来のように隣り合うヒートパイプ式放熱器間に長
さ調整用のスペーサを入れなくとも済み、全体として小
形化が図れ、またスペーサが不要となるので部品点数が
削減でき、組み立て時に中心合わせが容易になり、圧接
力の均一化も改善できるようになり、信頼性を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に用いるヒートパイプ式放
熱器の斜視図、第２図はこの発明の一実施例の側面図、
第３図は上記実施例の平面図、第４図は第２図における
ＩＶ−ＩＶ線断面図、第５図はこの発明の他の実施例の
断面図、第６図はこの発明のさらに他の実施例の断面図
、第７図は従来例の側面図、第８図は従来例の平面図、
第９図は第７図におけるＩＸ−ＩＸ線断面図である。 １１・・・ヒートパイプ式放熱器 １２・・・受熱部ブロック　１３・・・ヒートパイプ１
４・・・放熱フィン　　　１５．１６・・・屈曲部１９
・・・半導体素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヒートパイプの一端部を受熱部ブロックに埋め込
   み、他端側に放熱フィンを取り付けたヒートパイプ式放
   熱器の複数個と半導体素子の複数個とをサンドイッチ構
   造となるように前後方向に積層し、ヒートパイプ式放熱
   器により各平型半導体素子を冷却するようにした半導体
   スタックにおいて、 前記複数のヒートパイプ式放熱器の受熱部ブロックを半
   導体素子と共に前後方向の同一軸上に配置し、一方、前
   後に隣り合う放熱フィンは左右に互い違いにずらせて配
   置して成ることを特徴とする半導体スタック。
2. （２）前記ヒートパイプ式放熱器として、ヒートパイプ
   が受熱部ブロックの上面側から右もしくは左方向に屈曲
   して延び出した形のもの、または前記受熱部ブロックの
   右側面または左側面から上方に向かってＬ字形に延び出
   した形のものを用い、これを前後に隣り合うヒートパイ
   プ式放熱器同士の間では背中合わせに配置したことを特
   徴とする請求項１の半導体スタック。