半導体素子の冷却構造
【課題】半導体素子を取付面にネジを用いずに取付ける場合、取付面に密着しないため十分な冷却性が得られないという課題があった。
【解決手段】取付面３に絶縁材２を配し、絶縁材２上に半導体素子１ａを取付けてなる半導体素子の冷却構造において、半導体素子１ａを取付面３に対して接触させるための狭圧手段４が、金属板の周りを絶縁体である樹脂７で被われた構成からなり、金属板を回路を構成する導体８の一部として用いることを特徴とする。
【解決手段】取付面３に絶縁材２を配し、絶縁材２上に半導体素子１ａを取付けてなる半導体素子の冷却構造において、半導体素子１ａを取付面３に対して接触させるための狭圧手段４が、金属板の周りを絶縁体である樹脂７で被われた構成からなり、金属板を回路を構成する導体８の一部として用いることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の一実施例に係る半導体冷却構造につき、図７から図９を用いて説明する。図７は、従来技術の半導体冷却構造の平面図である。図８は、従来技術の半導体冷却構造の正面図である。図９は、従来技術の半導体冷却構造の断面図である。
【０００３】
従来の半導体冷却構造１０１は、冷却媒体を内部に流通させる一対の冷却管１０３の間に、半導体素子１２１を内蔵した半導体モジュール１０２を複数個、互いの間に間隙部１１１を設けながら並列配置してなる。
【０００４】
そして、図７に示すごとく、上記一対の冷却管１２１を半導体モジュール１０２に押圧するための挟圧手段１０４が、各半導体モジュール１０２ごとに個別に配設してある。なお、図８、図９においては、挟圧手段１０４の記載を省略してある。
【０００５】
一対の冷却管１０３のうちの少なくとも一方は、隣り合う半導体モジュール１０２の間の間隙部１１１に対向する部分に、挟圧手段１０４の加圧力によって変形可能な可変形部１３１を設けてなる。可変形部１３１は、塑性変形可能に構成されている。すなわち、冷却管１０３のうち少なくとも可変形部１３１は、塑性材料によって構成されている。
【０００６】
図７に示すごとく、挟圧手段１０４は、冷却管１０３における半導体モジュール１０２と反対側の面に配された一対の押圧板１４１と、一対の押圧板１４１をその端部において貫通する複数のスルーボルト１４２と、該スルーボルト１４２に螺合するナット１４３とからなる。そして、挟圧手段１０４は、スルーボルト１４２とナット１４３とによって、一対の押圧板１４１を互いに近づける方向に締め付けることによって、一対の冷却管１０３を半導体モジュール１０２に押圧させる。
【０００７】
このようにして、複数の半導体モジュール１０２に対してそれぞれ設けられた複数の挟圧手段１０４によって、それぞれの半導体モジュール１０２に冷却管１０３を押圧して密着させる。このとき、各半導体モジュール１０２への冷却管１０３の加圧力は、複数の半導体モジュール１０２において均等になるようにするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１８２３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら，前記従来の構成では半導体素子を冷却管に密着させるために複雑な形状の狭圧手段を用いる必要があった。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、単純な構造により半導体素子の取付面に対しての接触圧を確保することを目的とする。かつ、プリント基板の配線を低減可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の半導体素子の冷却構造は、金属の導体を樹脂モールドした狭圧手段によって、半導体素子の取付け面への固定を行うものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体素子の冷却構造は、樹脂モールドした導体により、半導体素子を取付面に対して狭圧することと、その導体を回路の一部として使うことにより、回路基板の小型化を成すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体素子の冷却構造の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における半導体素子の冷却構造の平面図
【図３】本発明の実施の形態２における半導体素子の冷却構造の平面図
【図４】本発明の実施の形態２における半導体素子の冷却構造の側面図
【図５】本発明の実施の形態３における半導体素子の冷却構造の側面図
【図６】本発明の実施の形態４における半導体素子の冷却構造の平面図
【図７】従来の半導体冷却構造における平面図
【図８】従来の半導体冷却構造における正面図
【図９】従来の半導体冷却構造における断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、取付面に絶縁材を配し、前記絶縁材上に半導体素子を取付けてなる半導体素子の冷却構造において、前記半導体素子を前記取付面に対して接触させるための狭圧手段が、金属板の周りを絶縁体である樹脂で被われた構成からなり、前記金属板は回路を構成する導体の一部として用いられるものである。これにより、半導体素子を取付面に対してより密着させることができ、また、制御基板の面積を減少させることができる。
【００１５】
第２の発明は、前記半導体素子を複数個配置し、前記複数の半導体素子間の間隙部にリブを設けた前記狭圧手段を持つものである。これにより、横方向の位置ずれが規制され、半導体素子の取付けが行いやすくなる。
【００１６】
第３の発明は、前記複数個の半導体素子のネジ用穴部に挿入されるようにリブを設けた前記狭圧手段を持つものである。これにより、縦方向の位置ずれが規制され、半導体素子の取り付けが行いやすくなる。
【００１７】
第４の発明は、前記複数個の半導体素子と対向して、さらに複数個の半導体素子を設け、一つの狭圧手段で狭圧するものである。これにより、半導体素子の位置決めが容易になる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１と図２を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体素子の冷却構造の断面図を示し、図２は実施の形態１に係る半導体素子の冷却構造の平面透視図を示すものである。
【００２０】
図１と図２に示すように、本実施の形態に係る半導体素子の冷却構造は、半導体素子１ａと、絶縁材２と、取付面３と、狭圧手段４とネジ５とによって構成されている。半導体素子１ａは、制御基板９にはんだ付けされている。狭圧手段４は、導体８を樹脂７で覆った構造となっている。
【００２１】
半導体素子１ａは取付面３との絶縁性と熱伝導性を考慮し熱伝導の良好な絶縁材２を介して取付面３に接触しており，狭圧手段４は半導体素子１ａを十分冷却できる一定の接触圧で狭圧手段４の両端部でネジ５によって取付面３に取り付けられている。
【００２２】
この狭圧手段４の内部に金属の導体８を配置することにより、樹脂のみの場合よりも、強固な構造となるため、取付面３に対してより密着させることができるものである。
【００２３】
また、導体８を回路の導電部として使用することによって制御基板９上のプリント配線を減らすことが出来るため、制御基板９の面積を減少させることが出来るものである。
【００２４】
（実施の形態２）
図３と図４を用いて本発明の実施の形態を説明する。ただし、実施の形態１と同じ箇所は説明を省略する。図３は、実施の形態２に係る半導体素子の冷却構造の平面図であり、図４は本発明の実施の形態２における半導体素子の冷却構造の側面図である。
【００２５】
図３と図４に示すように、図１の構成に加え、半導体素子１ａと並列に半導体素子１ｂと１ｃを配し、それぞれの間にリブ１０を設けることにより、横方向の位置ずれを規制することにより、実施の形態１の効果に加え、半導体素子１ａ〜１ｃの取付けが行いやすくしたものである。
【００２６】
（実施の形態３）
図５を用いて本発明の実施の形態を説明する。ただし、実施の形態１又は２と同じ箇所は説明を省略する。図５は、本発明の実施の形態３における半導体素子の冷却構造の側面図である。
【００２７】
図５に示すように、図４の構成に加え、ネジ穴１２に挿入されるようにリブ１１を設けることによって縦方向のずれを規制することにより、実施の形態１、２の効果に加え、半導体素子１ａ〜１ｃの取り付けが行いやすくなるものである。
【００２８】
（実施の形態４）
図６を用いて本発明の実施の形態を説明する。ただし、実施の形態１ないし３と同じ箇所は説明を省略する。図６は、本発明の実施の形態４における半導体素子の冷却構造の平面図である。
【００２９】
図６に示すように、半導体素子１ｄ〜１ｆを半導体素子１ａ〜１ｃと対向して設け、これを一体型の狭圧手段４で狭圧することで、実施の形態１の効果に加え、半導体素子１ａ〜１ｆを狭圧すると同時に、半導体素子１ａ〜１ｆの位置決めが容易になるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、電力変換装置に幅広く適用できるものである。
【符号の説明】
【００３１】
１ 半導体素子
２ 絶縁材
３ 取付面
４ 狭圧手段
５ ネジ
７ 樹脂
８ 導体
９ 制御基板
１０、１１ リブ
１２ ネジ穴
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の冷却構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の一実施例に係る半導体冷却構造につき、図７から図９を用いて説明する。図７は、従来技術の半導体冷却構造の平面図である。図８は、従来技術の半導体冷却構造の正面図である。図９は、従来技術の半導体冷却構造の断面図である。
【０００３】
従来の半導体冷却構造１０１は、冷却媒体を内部に流通させる一対の冷却管１０３の間に、半導体素子１２１を内蔵した半導体モジュール１０２を複数個、互いの間に間隙部１１１を設けながら並列配置してなる。
【０００４】
そして、図７に示すごとく、上記一対の冷却管１２１を半導体モジュール１０２に押圧するための挟圧手段１０４が、各半導体モジュール１０２ごとに個別に配設してある。なお、図８、図９においては、挟圧手段１０４の記載を省略してある。
【０００５】
一対の冷却管１０３のうちの少なくとも一方は、隣り合う半導体モジュール１０２の間の間隙部１１１に対向する部分に、挟圧手段１０４の加圧力によって変形可能な可変形部１３１を設けてなる。可変形部１３１は、塑性変形可能に構成されている。すなわち、冷却管１０３のうち少なくとも可変形部１３１は、塑性材料によって構成されている。
【０００６】
図７に示すごとく、挟圧手段１０４は、冷却管１０３における半導体モジュール１０２と反対側の面に配された一対の押圧板１４１と、一対の押圧板１４１をその端部において貫通する複数のスルーボルト１４２と、該スルーボルト１４２に螺合するナット１４３とからなる。そして、挟圧手段１０４は、スルーボルト１４２とナット１４３とによって、一対の押圧板１４１を互いに近づける方向に締め付けることによって、一対の冷却管１０３を半導体モジュール１０２に押圧させる。
【０００７】
このようにして、複数の半導体モジュール１０２に対してそれぞれ設けられた複数の挟圧手段１０４によって、それぞれの半導体モジュール１０２に冷却管１０３を押圧して密着させる。このとき、各半導体モジュール１０２への冷却管１０３の加圧力は、複数の半導体モジュール１０２において均等になるようにするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１８２３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら，前記従来の構成では半導体素子を冷却管に密着させるために複雑な形状の狭圧手段を用いる必要があった。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、単純な構造により半導体素子の取付面に対しての接触圧を確保することを目的とする。かつ、プリント基板の配線を低減可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の半導体素子の冷却構造は、金属の導体を樹脂モールドした狭圧手段によって、半導体素子の取付け面への固定を行うものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体素子の冷却構造は、樹脂モールドした導体により、半導体素子を取付面に対して狭圧することと、その導体を回路の一部として使うことにより、回路基板の小型化を成すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体素子の冷却構造の断面図
【図２】本発明の実施の形態１における半導体素子の冷却構造の平面図
【図３】本発明の実施の形態２における半導体素子の冷却構造の平面図
【図４】本発明の実施の形態２における半導体素子の冷却構造の側面図
【図５】本発明の実施の形態３における半導体素子の冷却構造の側面図
【図６】本発明の実施の形態４における半導体素子の冷却構造の平面図
【図７】従来の半導体冷却構造における平面図
【図８】従来の半導体冷却構造における正面図
【図９】従来の半導体冷却構造における断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、取付面に絶縁材を配し、前記絶縁材上に半導体素子を取付けてなる半導体素子の冷却構造において、前記半導体素子を前記取付面に対して接触させるための狭圧手段が、金属板の周りを絶縁体である樹脂で被われた構成からなり、前記金属板は回路を構成する導体の一部として用いられるものである。これにより、半導体素子を取付面に対してより密着させることができ、また、制御基板の面積を減少させることができる。
【００１５】
第２の発明は、前記半導体素子を複数個配置し、前記複数の半導体素子間の間隙部にリブを設けた前記狭圧手段を持つものである。これにより、横方向の位置ずれが規制され、半導体素子の取付けが行いやすくなる。
【００１６】
第３の発明は、前記複数個の半導体素子のネジ用穴部に挿入されるようにリブを設けた前記狭圧手段を持つものである。これにより、縦方向の位置ずれが規制され、半導体素子の取り付けが行いやすくなる。
【００１７】
第４の発明は、前記複数個の半導体素子と対向して、さらに複数個の半導体素子を設け、一つの狭圧手段で狭圧するものである。これにより、半導体素子の位置決めが容易になる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１と図２を用いて本発明の実施の形態を説明する。図１は、実施の形態１に係る半導体素子の冷却構造の断面図を示し、図２は実施の形態１に係る半導体素子の冷却構造の平面透視図を示すものである。
【００２０】
図１と図２に示すように、本実施の形態に係る半導体素子の冷却構造は、半導体素子１ａと、絶縁材２と、取付面３と、狭圧手段４とネジ５とによって構成されている。半導体素子１ａは、制御基板９にはんだ付けされている。狭圧手段４は、導体８を樹脂７で覆った構造となっている。
【００２１】
半導体素子１ａは取付面３との絶縁性と熱伝導性を考慮し熱伝導の良好な絶縁材２を介して取付面３に接触しており，狭圧手段４は半導体素子１ａを十分冷却できる一定の接触圧で狭圧手段４の両端部でネジ５によって取付面３に取り付けられている。
【００２２】
この狭圧手段４の内部に金属の導体８を配置することにより、樹脂のみの場合よりも、強固な構造となるため、取付面３に対してより密着させることができるものである。
【００２３】
また、導体８を回路の導電部として使用することによって制御基板９上のプリント配線を減らすことが出来るため、制御基板９の面積を減少させることが出来るものである。
【００２４】
（実施の形態２）
図３と図４を用いて本発明の実施の形態を説明する。ただし、実施の形態１と同じ箇所は説明を省略する。図３は、実施の形態２に係る半導体素子の冷却構造の平面図であり、図４は本発明の実施の形態２における半導体素子の冷却構造の側面図である。
【００２５】
図３と図４に示すように、図１の構成に加え、半導体素子１ａと並列に半導体素子１ｂと１ｃを配し、それぞれの間にリブ１０を設けることにより、横方向の位置ずれを規制することにより、実施の形態１の効果に加え、半導体素子１ａ〜１ｃの取付けが行いやすくしたものである。
【００２６】
（実施の形態３）
図５を用いて本発明の実施の形態を説明する。ただし、実施の形態１又は２と同じ箇所は説明を省略する。図５は、本発明の実施の形態３における半導体素子の冷却構造の側面図である。
【００２７】
図５に示すように、図４の構成に加え、ネジ穴１２に挿入されるようにリブ１１を設けることによって縦方向のずれを規制することにより、実施の形態１、２の効果に加え、半導体素子１ａ〜１ｃの取り付けが行いやすくなるものである。
【００２８】
（実施の形態４）
図６を用いて本発明の実施の形態を説明する。ただし、実施の形態１ないし３と同じ箇所は説明を省略する。図６は、本発明の実施の形態４における半導体素子の冷却構造の平面図である。
【００２９】
図６に示すように、半導体素子１ｄ〜１ｆを半導体素子１ａ〜１ｃと対向して設け、これを一体型の狭圧手段４で狭圧することで、実施の形態１の効果に加え、半導体素子１ａ〜１ｆを狭圧すると同時に、半導体素子１ａ〜１ｆの位置決めが容易になるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、電力変換装置に幅広く適用できるものである。
【符号の説明】
【００３１】
１ 半導体素子
２ 絶縁材
３ 取付面
４ 狭圧手段
５ ネジ
７ 樹脂
８ 導体
９ 制御基板
１０、１１ リブ
１２ ネジ穴
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付面に絶縁材を配し、前記絶縁材上に半導体素子を取付けてなる半導体素子の冷却構造において、前記半導体素子を前記取付面に対して接触させるための狭圧手段が、金属板の周りを絶縁体である樹脂で被われた構成からなり、前記金属板は、回路を構成する導体の一部として用いられることを特徴とする半導体素子の冷却構造。
【請求項２】
前記半導体素子を複数個配置し、前記複数の半導体素子間の間隙部にリブを設けた前記狭圧手段を持つことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の冷却構造。
【請求項３】
前記複数個の半導体素子のネジ用穴部に挿入されるようにリブを設けた前記狭圧手段を持つことを特徴とする請求項２に記載の半導体素子の冷却構造。
【請求項４】
前記複数の半導体素子と対向して、さらに複数の半導体素子を設け、一つの狭圧手段で狭圧することを特徴とする請求項２または３に記載の半導体素子の冷却構造。
【請求項１】
取付面に絶縁材を配し、前記絶縁材上に半導体素子を取付けてなる半導体素子の冷却構造において、前記半導体素子を前記取付面に対して接触させるための狭圧手段が、金属板の周りを絶縁体である樹脂で被われた構成からなり、前記金属板は、回路を構成する導体の一部として用いられることを特徴とする半導体素子の冷却構造。
【請求項２】
前記半導体素子を複数個配置し、前記複数の半導体素子間の間隙部にリブを設けた前記狭圧手段を持つことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の冷却構造。
【請求項３】
前記複数個の半導体素子のネジ用穴部に挿入されるようにリブを設けた前記狭圧手段を持つことを特徴とする請求項２に記載の半導体素子の冷却構造。
【請求項４】
前記複数の半導体素子と対向して、さらに複数の半導体素子を設け、一つの狭圧手段で狭圧することを特徴とする請求項２または３に記載の半導体素子の冷却構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１６７２２（Ｐ２０１３−１６７２２Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４９８２２（Ｐ２０１１−１４９８２２）
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]