JP2005072147A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】平坦面を有する第1の面および第2の面、並びに第1の面および第2の面を接続した周面を有するとともに半導体素子が内蔵された複数個の半導体モジュール2と、第1の面および第2の面のそれぞれに平坦面を有するとともに内部に冷媒が流通する複数個の冷却部材3とを備え、半導体モジュール2および冷却部材3は、半導体モジュール2の平坦面と冷却部材3の平坦面とが押圧されて積層されているとともに、半導体モジュール2の周面からは、外部と電気的に接続される接続端子21〜25が延出している半導体装置。
【選択図】図1
Description
図1はこの発明の実施の形態1に係る半導体装置1の側面図、図2(a)は図1の半導体モジュール2の上面図、図2(b)は図1の側面図、図3(a)は図1の冷却部材3の上面図、図3(b)は冷却部材3の側面図である。
半導体装置である半導体装置1は、上面である第1の面および下面である第2の面のそれぞれに平坦面を有するとともに半導体素子(図示せず)が内蔵された複数個の半導体モジュール2と、上面である第1の面および下面である第2の面のそれぞれに平坦面を有するとともに内部に冷媒が流通する複数個の冷却部材3とを備えている。
なお、冷却部材3の材料として、Al以外の金属としてCu等の熱伝導率の高い金属であればよく、半導体モジュール2の熱を効率よく液体冷媒に伝えることができ、安価で加工性の良い材料であればよい。
積層体4は、2個の押え板5に挟み込まれている。押え板5には2個の締め付けロッド7を通すための穴51が設けられている。締め付けロッド7の両端部にはボルト部71が設けられている。締め付けロッド7を穴51に通し、ボルト部71にナット8を取り付け、締め付けることで、半導体モジュール2の平坦面と冷却部材3の平坦面とが熱伝導部材9を介して圧接されている。ここで、締め付けロッド7およびボルト部71により締め付け部材を構成している。
これにより、半導体モジュール2と冷却部材3との間の熱抵抗が小さくなり、効率よく半導体モジュール2が冷却される。
また、図1では3個の半導体モジュール2を用いて、直流を3相交流に変換する半導体装置を構成しているが、半導体モジュール2の内部構成や、個々の半導体モジュール2の接続経路を変更することにより、多様な半導体装置を構成できることは言うまでもない。
これに限らず、半導体モジュール2と冷却部材3との熱伝導部材9を介しての密着を阻害しない形状であればよいことは言うまでもない。
また、上記実施の形態では、接続端子21、22、24と、接続端子23、225とを半導体モジュール2の対向する二つの周面にそれぞれ設けたが、接続端子21、22、23、24、25を片側の周面に設けるようにしてもよい。
この場合には、電気的配線をすべて一面で処理でき、組立性を大幅に改善できる。
図9はこの発明の実施の形態2に係る半導体装置1の側面図、図10(a)は図9の半導体装置1に使用される冷却部材3の上面図、図10(b)は図10(a)のA−A線に沿った断面図である。
この冷却部材3は、実施の形態1と同様に、半導体モジュール2と交互に積層して積層体4(但し、実施の形態1の熱伝導部材9は除去されている。)を構成しており、締め付けロッド7およびナット8により、半導体モジュール2と冷却部材3とが加圧され、流路が密閉されている。
また、このものの場合は、冷却部材3を構成する材料は熱伝導率が低くても半導体モジュール2の冷却になんら支障がなく、冷却部材3をABSやPBT、PPSといった熱可塑性樹脂の射出成形によって安価で容易に製造することができるほか、軽量化を図ることができる。
図13は実施の形態3に係る半導体装置1の側面図、図14(a)は図13の半導体装置1に使用される半導体モジュール2の上面図、図14(b)は図14(a)の側面図である。
図15はこの実施の形態4に係る半導体装置1の側面図、図16(a)は図15の半導体モジュール2の上面図、図16(b)は図16(a)の側面図である。
図17はこの実施の形態5に係る半導体装置1の側面図である。
この実施の形態に係る半導体装置1では、半導体モジュール2の上面に配置されるスペーサ61の空間63に各半導体モジュール2に対応した各セラミックコンデンサ6が収納されている。このセラミックコンデンサ6は半導体モジュール2と接着剤62により接着固定されている。他の構成は、実施の形態2において図9に示したものと同様である。
また、インバータの組立工数が削減でき、低コスト化が図れる。
また、セラミックコンデンサ6が平板状であるため、スペース効率がよく、インバータの小型化が容易である。
図18はこの発明の実施の形態6に係る半導体装置1の側面図である。
この実施の形態では、各冷却部材3の出入口に上下方向に一対の口部を有する接続配管31、32が設けられ、また隣接した接続配管31、32間には口部で接続配管31、32間を接続する中継配管103が設けられている。
そして、半導体モジュール2および冷却部材3が積層されたときに、接続配管31、32と中継配管103とが接続されるようになっている。
最下位の接続配管31、32の下側の口部にはキャップ105が嵌着されている。最上位の接続配管31、32の上側の口部には外部接続管100が締め付けナット101によって螺着されている。外部接続管100、接続配管31、32および中継配管103には、冷却流体が流れるが、冷却流体の漏れを防止するために各部材間にはシール材36が設けられている。
なお、半導体モジュール2の厚さが同一のときは、接続配管31、32と中継配管103を一体成形してもよいことは言うまでもない。
また、この実施の形態は、先述の実施の形態1〜5のものでも適用可能であることはいうまでもない。
Claims (6)
- 平坦面を有する第1の面および第2の面、並びに第1の面および第2の面を接続した周面を有するとともに半導体素子が内蔵された複数個の半導体モジュールと、
第1の面および第2の面のそれぞれに平坦面を有するとともに内部に冷媒が流通する複数個の冷却部材と
を備え、前記半導体モジュールおよび前記冷却部材は、前記半導体モジュールの前記平坦面と前記冷却部材の前記平坦面とが押圧されて積層されているとともに、前記半導体モジュールの前記周面からは、外部と電気的に接続される接続端子が延出している半導体装置。 - 前記冷却部材の前記第1の面および前記第2の面の少なくとも一方には、周囲がシール部材で囲まれた開口部が形成され、前記冷却部材と前記半導体モジュールとが押圧されて前記冷媒が前記内部に密閉されている請求項1に記載の半導体装置。
- 前記半導体モジュールには、放熱フィンが設けられている請求項1または請求項2に記載の半導体装置。
- 前記半導体モジュールは、中央部に貫通穴が形成され、この貫通穴を貫通した締め付け部材によって、前記冷却部材および前記半導体モジュールは締結されている請求項1〜3の何れか1項に記載の半導体装置。
- 前記半導体モジュールの前記第1の面には前記冷却部材が圧接し、前記半導体モジュールの前記第2の面には、平板状のセラミックコンデンサが配設されている請求項1〜4の何れか1項に記載の半導体装置。
- 各前記冷却部材には、前記冷却部材と前記半導体モジュールとの積層方向に対して直交する部位に前記冷媒の出入口が形成され、この出入口に前記積層方向に一対の口部を有する接続配管が設けられ、また隣接した前記接続配管間には前記口部で接続配管間を接続する中継配管が設けられ、前記半導体モジュールおよび前記冷却部材が積層されたときに、前記接続配管と前記中継配管とが接続されるようになっている請求項1〜5の何れか1項に記載の半導体装置。
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