JPS5934144Y2 - 絶縁座 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、電気機器に使用される絶縁座の改良に関す
るもので、特に大電力用半導体素子の絶縁座として画期
的な熱伝導性を有するものである。

一般に、絶縁材料は熱伝導性が極めてわるく、電気機器
の絶縁物で熱伝導性を有するものはほとんど使用されて
いなかった。

しかし、半導体素子の分野においては、素子の発熱を効
率よく外部に導くとともに外部との絶縁機能を備えた熱
伝導性の絶縁物が不可欠となっており、集積回路（ＩＣ
）や混成集積回路などの基板として広く使用されること
は周知のことである。

この考案は、このような熱伝導性絶縁材を大電力半導体
素子、すなわち、電流容量数百アンペア−数千アンペア
、耐電圧数百ポルトル数千ボルトのダイオード、サイリ
スタなどの応用分野にも適用するためになされたもので
あり、ＩＣなどは耐電圧や電流容量の面からいえば、こ
れら大電力素子とは比較にならないほど小さく、同じよ
うな使用法ができないのは当然であり、大電力素子用に
適用できるように数千ボルトの回路でも十分使用できる
沿面距離を有すること、両面より機械的な加圧容易な構
造とすること、機械的な衝撃にも十分耐えること、取扱
い容易な構造とすること、さらには容易に製作できるこ
となどの条件を満足させなおかつ熱伝導性の極めて良い
絶縁座を提供することを目的とする。

以下第１図〜第６図にしたがってこの考案の絶縁座の実
施例を詳細に説明する。

第１図はこの考案の絶縁座の心臓部にあたる熱伝導性良
好な絶縁板１の形状例であり、第１図ａが平面図、第１
図すの縦断面図であり、円板形状となっている。

材質としてはべりリアやボロンナイトライド（ＢＮ）が
最適であり、多少熱伝導性は悪いがアルミナなども適用
できる。

第１図において、絶縁板は厚さ０．５〜１．５ｍｍ程度
の薄板で直径は２０〜１００ｍｍ程度のものが容易にで
きる。

もちろん寸法、形状はその目的によって任意に設計すれ
ばよいが、板厚をあまり厚くすると、熱伝導性がわるく
なり、かつ価格も上昇するので好ましくない。

第２図から第４図は本考案の実施例を示すものであり、
上述の絶縁板１を用いている。

第２図ａは上面図、第２図すは縦断面図である。

この第２図ａ、第２図すの両図において、１は熱伝導性
良好な絶縁板、１１．１２は金属円板である。

絶縁板１と金属板１１．１２は接着剤１３．１４によっ
て接着される。

この目的は先に述べた加圧容易な構造と耐衝撃性の改善
、取扱い容易化のためである。

もし第１図の状態で使用するなら、慎重に取り扱わない
と板厚が薄いので直ちに破損してしまうし、また、ピン
穴などの加工もできないので非常に扱いにくいものとな
る。

また、１５は他の絶縁材で形成されたつば部であり、沿
面距離をのばし、数千ボルトの回路でも使用できるよう
に絶縁性能をさらに高めるための構造である。

このつば部１５の材質は樹脂やゴムなどでよく、型をつ
くれば容易に成形できる。

もちろんつば部１５の部分を絶縁板１と同等の材質で形
成することは可能であるが、コストを非常に高くするの
で好ましくない。

つば部１５の絶縁材は絶縁板１、金属板１１．１２など
と一体成形し完全に接着されているのがよいが、適用電
圧や、使用条件によっては絶縁板１と金属板１１．１２
のみの構造を先に作りゴムリングなどを外から被せる程
度で汁分効果は期待できる。

第３図はこの考案の第２の実施例の断面図であり、この
第３図の場合は第２図とばは゛同じであるが絶縁板１の
厚さが非常に薄く強度が低い場合有効なもので、金属板
１２に対し絶縁板１が全面接着されている点が第２図と
異なる。

第４図はこの考案の第３の実施例を示す断面図であり、
この第４図の場合は絶縁板１として、逆に厚さが比較的
厚く、強度も十分ある場合を示したものである。

次に、第５図、第６図によって従来およびこの考案の絶
縁座の応用例と効果を説明する。

第５図は従来の水冷半導体装置の部分説明図である。

第５図において２１は平形半導体素子、２２は１対の電
流端子、２３は水冷ブロック、２４はその内部に設けら
れた水路である。

さらに、水路２４はホース２５で連結されており、この
水路２４およびホース２５には図示の矢印方向に水が流
れるようになっている。

そして、半導体素子２１の発熱は水冷ブロック２３を経
由して水に伝達され、吸収されるようになっている。

また、２６は従来の絶縁座であり、この絶縁座２６によ
り、水冷ブロック２３、水路２４、電流端子２２、半導
体素子２１を挾んで圧接力を受けるようにしている。

このような従来の水冷半導体装置の最大の難点は、水路
が帯電することにある。

したがって半導体素子２１の両端にかかる電圧がそのま
ま水冷ホース２５および内部の水に印加されるため水の
抵抗が低いと多大のもれ電流が水系路を流れ、特に直流
電圧がかかれば、ホースニップル２７が電流腐食により
溶解、損耗され、短期間で水冷ブロックが使用不能とな
る。

また水の抵抗が低い場合、たとえば、人が同系路の水を
離れた場所で使用したとしても感電の恐れすらでてきて
、危険である。

これらを防止するため水抵抗はできる限り高くする必要
があり、さらに水質の管理も容易でない。

しかるに、この考案の熱電導性の絶縁座を使用すれば第
６図のごとき構成で半導体装置の組立てが可能となり、
従来の水冷半導体装置の問題点は一挙に解決する。

すなわち、第６図において２０は先に述べたこの考案の
絶縁座であり、この絶縁座２０は電流端子２２を介して
半導体素子２１に圧接されており、絶縁座２０の外部に
水冷ブロック２３が接触するようにしている。

これにより半導体素子２１の発熱は絶縁座２０を通って
水冷ブロック２３に伝導され水に吸収される。

このような構造においては、水系路が電気回路と完全に
絶縁されているので水質がわるく水抵抗が低くても、感
電の恐れはなくまた電流腐食などは全く発生しない。

そのため従来、高純水を使用しなければ製作不能であっ
た高電圧の水冷半導体装置も容易に実現できるのである
。

なお、上記各実施例において絶縁板１の形状を円板状と
したが、四角でも他の形状でも形状にかかわりなくこの
考案の適用はできる。

以上のごとくこの考案の絶縁座によれば、熱伝導性の良
好な絶縁板の補強用金属板を固着して構成したので、利
用価値はきわめて高く、各種の電力用半導体装置に適用
でき、また一般の電気機器についても広く応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａはこの考案の絶縁座に使用される熱伝導性良好
な絶縁板の平面図、第１図すは第１図ａの断面図、第２
図ａはこの考案の絶縁座の一実施例を示す平面図、第２
図すは第２図ａの断面図、第３図および第４図はそれぞ
れこの考案の絶縁座の他の実施例を示す断面図、第５図
は従来の絶縁座を用いた水冷半導体装置の説明図、第６
図はこの考案の絶縁座を用いた水冷半導体装置の部分説
明図である。 １・・・・・・絶縁板、１１．１２・・・・・・金属板
、１２．１３・・・・・・接着剤、１５・・・・・・絶
縁材、なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す
。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 絶縁板の表面に補強用金属板を固着したことを特徴とす
   る絶縁座。