JPH06827Y2 - 小型スタツド形半導体用絶縁ヒートシンク - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はサイリスタ，ダイオード等の小型スタツド形半
導体の発熱を吸収し、冷却して機能の確保および劣化を
防止するヒートシンクに関する。

（従来の技術および問題点） この種小型スタツド形半導体用ヒートシンクの従来例と
しては、例えば第４図（ａ）および（ｂ）に示す如く，
基台１００上に絶縁プレート１０１を挟んで一対の銅板
材１０２ａ，１０２ｂを直立させ、当該銅板材１０２
ａ，１０２ｂそれぞれの端面に冷却水管１０３をそれぞ
れろー付け等で固定配置し、銅板材１０２ａ，１０２ｂ
それぞれの表面に孔設したねじ孔１０４に半導体Ｓのね
じ部を螺着する。この場合、装着される半導体は例えば
銅板材１０２ａ側が−極性，１０２ｂ側が＋極性として
使用される。従つて、上記銅板材１０２ａ，１０２ｂそ
れぞれは電極・ヒートシンク兼用部材であり、それぞれ
半導体Ｓのケースと同電位となつているので、前述の如
く両者間は絶縁プレート１０１での確実な絶縁が必須で
ある。

上記従来例構成では、極性ないし位相を異にする半導体
Ｓを装着する電極・ヒートシンク兼用部材１０２がそれ
ぞれ必要であり、電極・ヒートシンク兼用部材１０２の
数が多くなるばかりか、冷却水管１０３への配管も煩雑
となり、かつ全体構成が立体的となつて大きなスペース
が必要である。

特に問題とされる点は、半導体Ｓのケースと同電位とな
つている電極・ヒートシンク兼用部材１０２にろー付け
された冷却水管１０３に電位がかかるため、当該冷却水
管１０３に電食が発生し、例えば実公昭５５−２８７６
３号に開示される如き電食防止器具等を冷却水管１０３
に装着する等，その対策が必要とされることである。

また、上記の如くヒートシンクが半導体Ｓのケ−スと同
電位になるのを回避すべく、両者を絶縁する他の従来構
成もある。即ち、第５図に示す如く，ヒートシンク１０
５に半導体Ｓのねじ部を挿入可能なバカ孔１０６を孔設
しておき、半導体Ｓのケースとヒートシンク１０５との
間にマイカあるいは特殊絶縁等１０７を介して上記バカ
孔１０６に挿入，固定する構成としてある。

当該構成では、絶縁材１０７の熱伝導性が悪く、半導体
Ｓの充分な冷却を達成し得ないという欠点があるととも
に、絶縁材１０７の絶縁強度が低いという問題点があつ
た。

（考案の目的） 本考案は、従来技術に存する上述の問題点を解消するた
めになされたもので、半導体を充分に冷却可能な如く熱
伝達が良好であり、ヒートシンク自体に電位をかけない
よう，電極・ヒートシンク間の電気絶縁性が充分であ
り、さらには小型化，単純化を達成するとともに強度の
高い小型スタツド形半導体用絶縁ヒートシンクを提供す
ることを目的とする。

（考案の構成） 本考案の要旨は、 (1)高電気絶縁性と高熱伝導性を備え，表面中央部所定
範囲と裏面全体とに薄い銅メタライズ加工されているセ
ラミツクス薄板、 (2)表面に小型スタツド形半導体のねじ部を螺着可能な
ねじ孔が孔設され，裏面をセラミツクス薄板表面の所定
範囲に当接する銅材製電極、 (3)表面にセラミツクス薄板の裏面が当接する銅プレー
ト、 (4)および内部に冷却水通路が設けられているヒートシ
ンク本体を構成要素とし、 (5)上記電極・セラミツクス薄板間およびセラミツクス
薄板・銅プレート間の接触面は半田付けされるととも
に、 (6)セラミツクス薄板の接触面外にある裸出部を含む接
合部周を電気絶縁性モールド剤で被覆，固化して一体化
し、 (7)上記銅プレートの裏面を前記ヒートシンク本体に当
接，固定してなる 小型スタツド形半導体用絶縁ヒートシンクにある。

（考案の作用） 本考案にかかる絶縁ヒートシンクはセラミツクス薄板の
高電気絶縁性がヒートシンクに電位をかけない作用、従
つてヒートシンク本体に極性ないし位相が異なる半導体
を混載して装着可能とする作用ならびに冷却水管に電食
を生じさせない作用、セラミツクス薄板の高熱伝導性，
銅メタライズ加工が齎す高い接合性ならびに冷却水通路
が設けられているヒートシンク本体の高冷却能との綜合
により半導体の発熱を高効率で吸収する作用、さらには
各要素を一体化して複合絶縁電極体に形成するので，装
置を高強度化する作用がある。

（実施例） 本考案を第１図〜第３図に示す実施例に従つて以下に詳
述する。

第１図において、１は電極、２はセラミツクス薄板、３
は銅プレートである。

上記電極１は銅ブロツク材であり、表面には小型スタツ
ド形半導体のねじ部を螺入可能な所定数のねじ孔１１が
孔設されるとともに、給電端子取付け用のねじ孔１２が
孔設されている。

上記セラミツクス薄板２は、例えば窒化アルミニウム．
セラミツクスの如き高電気絶縁性かつ高熱伝導性を具え
た材質のものが使用され、上記電極１の裏面よりも縦・
横方向がやや長尺で広い面積を有する。当該セラミツク
ス薄板２の表面中央のＡとして示す所定範囲と裏面全面
Ａ′とに銅メタライズ加工が施されている。上記所定範
囲Ａとは上記電極１の裏面と同一である。

上記銅プレート３は図示されるように，巾は上記セラミ
ツクス薄板２の巾よりも些少広巾であり、長さはビス孔
３１を孔設する余地がある如く，セラミツクス薄板２の
長さより長い。当該銅プレート３の中央部はセラミツク
ス薄板２の長さと合致する範囲が極めて浅い凹部Ｂに形
成されている。当該凹部Ｂはセラミツクス薄板２の厚さ
より充分浅い。

上記電極１，セラミツクス薄板２，および銅プレート３
の三者は、銅プレート３の凹部Ｂとセラミツクス薄板２
の銅メタライズされた裏面Ａ′とを、また電極１の裏面
とセラミツクス薄板２の銅メタライズ部Ａとを、それぞ
れ半田付けされて一体化される。当該半田付けでは、銅
メタライズによつて濡れ性がよいので、強固な接合とな
る。ただし、半田をそれぞれの接合面からはみ出さない
ことが絶縁性を損なわない上での必須条件である。

上記の如く電極１，セラミツクス薄板２および銅プレー
ト３を一体化した状態において、セラミツクス薄板２の
表面側四囲は電極１との接合面から裸出しており、当該
裸出部分を含む三者の接合部周囲は電気絶縁性のモール
ド剤で被覆して固化させ、複合絶縁電極部材とする。

第２図（ａ）〜（ｃ）は上記工程を経て一体化した複合
絶縁電極部材１０に半導体Ｓを装着した状態を示す。同
図における４は前記モールド剤を示す。

第３図は本実施例完成状態の一部分を平面視した図であ
り、図における５は冷却水が内部を導通しているヒート
シンク本体、１０ａ，１０ｂは前記銅プレート３に設け
られているビス孔３１を用いてビス３２でヒートシンク
本体５上に固定配置された複合電極部材、７ａおよび７
ｂそれぞれは前記電極１に孔設されているねじ孔１２に
取り付けた給電端子である。

本考案実施例では複合絶縁電極部材１０ａ，１０ｂそれ
ぞれが高電気絶縁性を備えたセラミツクス薄板２により
ヒートシンク本体５・電極１間を確実に絶縁しているの
で、例えば図示しない直流電源の＋極性を給電端子７ａ
に接続，−極性を給電端子７ｂに接続しても何等の支障
を生ずることはない。

また、複合絶縁電極部材１０におけるセラミツクス薄板
２は高熱伝導性をも備えているので、半導体Ｓの発熱は
当該セラミツクス薄板２と良好な接合状態にある電極１
および銅プレート３介しヒートシンク本体５に効果的に
伝導し、かつヒートシンク本体５は冷却水が内部を流通
していて高冷却能を備えているので、半導体Ｓは高効率
で冷却される。

（他の実施例） 上記実施例では、銅プレート３の表面に浅い凹部Ｂが形
成されていて、当該凹部Ｂにセラミツクス薄板２を当
接，半田付けする場合を挙げて説明したが、凹部Ｂを形
成せずにセラミツクス薄板２を当接，半田付けしてもよ
い。然し乍ら、固着の堅牢性，半田付け時の作業性等の
見地から実施例に従うほうが好ましいい結果が得られ
る。

また、実施例完成状態を示す第３図には、極性の異なる
複合絶縁電極部材１０ａ，１０ｂを併設して示している
が、位相ないし極性が異なる２個以上の複合絶縁電極部
材１０ａ〜１０ｎを１個のヒートシンク本体５上に配置
可能なことは勿論である。

（考案の効果） 本考案にかかる絶縁ヒートシンクは半導体の発熱を高効
率で冷却し得るとともに、ヒートシンク本体には全く電
位をかけない。従つて、極性ないし位相が異なる複数の
電極を１個のヒートシンク上に近接配置することが可能
となり、小型化，単純化が達成される。さらには、冷却
水管の電食の虞が皆無となり、電食防止機具等の設置を
不要とする。そのうえ、構造が堅牢であり、上記電食の
虞が皆無あることと相俟つて長期間の使用に耐えるな
ど、本考案が齎す効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例における構成要素の一部を示す斜
視図、第２図（ａ）〜（ｃ）それぞれは第１図に示す構
成要素の組立状態を示す平面図，正面図および側面図、
第３図は本考案実施例完成状態の平面図、第４図（ａ）
および（ｂ）は従来例の正面図および側面断面図、第５
図は他の従来例の正面断面図である。 １…………………電極 １１………………ねじ孔 ２…………………セラミツクス薄板 ３…………………銅プレート ４…………………電気絶縁性モールド剤 ５…………………ヒートシンク本体 Ａ，Ａ′…………銅メタライズ加工範囲 Ｂ…………………凹部 Ｓ…………………小型スタツド形半導体

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】高電気絶縁性と高熱伝導性を備え，表面中
   央部所定範囲と裏面全体とに薄い銅メタライズ加工され
   ているセラミツクス薄板、表面に小型スタツド形半導体
   のねじ部を螺着可能なねじ孔が孔設され，裏面をセラミ
   ツクス薄板表面の上記所定範囲に当接する銅材製電極、
   表面にセラミツクス薄板の裏面が当接する銅プレート、
   および内部に冷却水通路が設けられているヒートシンク
   本体を構成要素とし、上記電極・セラミツクス薄板間お
   よびセラミツクス薄板・銅プレート間の接触面は半田付
   けされるとともに、セラミツクス薄板の接触面外にある
   裸出部を含む接合部周を電気絶縁性モールド剤で被覆，
   固化して一体化し、上記銅プレートの裏面を前記ヒート
   シンク本体に当接，固定してなる小型スタツド形半導体
   用絶縁ヒートシンク。
2. 【請求項２】セラミツクス薄板の裏面が当接する銅プレ
   ートの表面所定範囲が極めて浅い凹部とされている請求
   項１記載の小型スタツド形半導体用絶縁ヒートシンク。