JP5997956B2 - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5997956B2 JP5997956B2 JP2012158696A JP2012158696A JP5997956B2 JP 5997956 B2 JP5997956 B2 JP 5997956B2 JP 2012158696 A JP2012158696 A JP 2012158696A JP 2012158696 A JP2012158696 A JP 2012158696A JP 5997956 B2 JP5997956 B2 JP 5997956B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling
- semiconductor
- cavity
- semiconductor device
- capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.
一般に、半導体を用いる様々な半導体装置が知られている。例えば、このような半導体装置としては、パワー半導体を用いる半導体電力変換装置がある。また、半導体などの電気部品は、冷却を必要とすることが多い。そこで、半導体装置に冷却構造を備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。 In general, various semiconductor devices using a semiconductor are known. For example, as such a semiconductor device, there is a semiconductor power conversion device using a power semiconductor. In addition, electrical components such as semiconductors often require cooling. Therefore, there is a semiconductor device provided with a cooling structure (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、発熱量の異なる電気部品が複数ある場合、半導体などの発熱量の高い電気部品によりコンデンサなどの発熱量の低い電気部品が加熱されることを避けるため、これらの電気部品を同一の冷却装置で冷却できないことがある。しかし、複数の電気部品を別々の冷却装置で冷却しようとすると、これらの電気部品を実装した位置間が離れる。この場合、これらの電気部品で構成される電気回路の低インダクタンス化を図るためには、ラミネートブスなどの導体でこれらの電気部品を接続する必要がある。このようにラミネートブスなどを用いると、半導体装置全体のコストが増加することになる。 However, if there are multiple electrical components with different heating values, these electrical components must be connected to the same cooling device in order to avoid heating the electrical components with a low heating value, such as a capacitor, with electrical components with a high heating value, such as semiconductors. May not be able to cool down. However, when a plurality of electrical components are cooled by separate cooling devices, the positions where these electrical components are mounted are separated. In this case, in order to reduce the inductance of an electric circuit composed of these electric components, it is necessary to connect these electric components with a conductor such as a laminate bus. If laminated busses or the like are used in this way, the cost of the entire semiconductor device increases.
そこで、本発明の目的は、低インダクタンス化を図り、複数の電気部品を効率的に冷却することのできる半導体装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device that can reduce inductance and efficiently cool a plurality of electrical components.
本発明の観点に従った半導体装置は、半導体と、前記半導体とともに電気回路を構成し、端子が前記半導体に直付けされ、前記半導体よりも発熱量が低い素子と、前記半導体が接合され、冷却風を流すための第1の空胴が設けられた第1の冷却手段と、前記素子が前記半導体と同一平面側に接合され、冷却風を流すための第2の空胴が前記第1の冷却手段の前記第1の空胴と連結するように設けられた第2の冷却手段と、前記第2の冷却手段の前記第2の空胴から前記第1の冷却手段の前記第1の空胴に流すための冷却風を発生させる冷却ファンとを備えている。 A semiconductor device according to an aspect of the present invention comprises a semiconductor and an electric circuit together with the semiconductor , a terminal is directly attached to the semiconductor, an element having a lower calorific value than the semiconductor, and the semiconductor are joined and cooled. A first cooling means provided with a first cavity for flowing wind; and the element is bonded to the same plane side as the semiconductor; and a second cavity for flowing cooling air is the first cavity. A second cooling means provided so as to be connected to the first cavity of the cooling means; and the first cavity of the first cooling means from the second cavity of the second cooling means. And a cooling fan that generates cooling air to flow through the trunk .
本発明によれば、低インダクタンス化を図り、複数の電気部品を効率的に冷却することのできる半導体装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor device capable of reducing inductance and efficiently cooling a plurality of electrical components.
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施形態)
図1は、本発明の実施形態に係る半導体装置1の構成を示す斜視図である。図2は、本実施形態に係る半導体装置1の構成を示す側面図である。図3は、本実施形態に係る半導体装置1の電力変換回路の構成を示す回路図である。図中の矢印は、冷却風の流れる方向を示している。なお、図中における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。
(Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a
半導体装置1は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置である。半導体装置1は、強制風冷式の装置である。半導体装置1は、直流コンデンサ2、2つのパワー半導体3a,3b、2つの冷却フィン4a,4b、及び冷却ファン5を備えている。
The
図3に示すように、直流コンデンサ2及び2つのパワー半導体3a,3bは、電力変換回路を構成する。直流コンデンサ2および2つのパワー半導体3a、3bは、電力変換回路の直流回路に接続されている。各パワー半導体3a,3bは、直列に接続された2つのスイッチング素子及び2つのスイッチング素子にそれぞれ接続された逆並列ダイオードにより構成されている。パワー半導体3aの2つのスイッチング素子の接続点とパワー半導体3bの2つのスイッチング素子の接続点との間で、単相交流電力が出力される。
As shown in FIG. 3, the
冷却フィン4aは、直流コンデンサ2を冷却するためのものである。冷却フィン4bは、2つのパワー半導体3a,3bを冷却するためのものである。2つの冷却フィン4a,4bは、それぞれ、平たい直方形状の中央部が、冷却風が通り抜けるための空胴で貫かれたような形状になっている。2つの冷却フィン4a,4bは、それぞれに設けられた空胴が一体化して1つの空胴になるように連結されている。また、2つの冷却フィン4a,4bは、外形が1つの平たい直方形状となるように接合されている。従って、2つの冷却フィン4a,4bのそれぞれに接合される直流コンデンサ2及びパワー半導体3a,3bの表面は同一平面を形成するように接合されている。
The
直流コンデンサ2は、冷却フィン4aの表面に接合されている。直流コンデンサ2は、半導体装置1に入力される直流電圧を平滑化する素子である。直流コンデンサ2は、直方形状の1側面から4つの端子Ta1,Ta2,Tb1,Tb2が突き出ている形状である。
The
パワー半導体3a,3bは、直流コンデンサ2が接合されている冷却フィン4aの表面と同一平面側の冷却フィン4bの表面に接合されている。2つのパワー半導体3a,3bは、並べて配置されている。2つのパワー半導体3a,3bは、それぞれ直流コンデンサ2の端子Ta1〜Tb2に直付けされている。パワー半導体3aは、端子Ta1,Ta2に電気的に接続されている。パワー半導体3bは、端子Tb1,Tb2に電気的に接続されている。パワー半導体3a,3bは、平たい直方形状をしている。パワー半導体3a,3bは、半導体のスイッチング素子である。パワー半導体3a,3bがスイッチングすることにより、半導体装置1に入力される直流電力が交流電力に変換される。
The
冷却ファン5は、冷却フィン4aに設けられた空胴の入口部分に設けられている。冷却ファン5は、2つの冷却フィン4a,4bにより形成される空胴を通り抜けるように冷却風を発生させる。これにより、直流コンデンサ2及びパワー半導体3a,3bは、共通の冷却風により強制風冷される。
The cooling fan 5 is provided at an inlet portion of a cavity provided in the
次に、半導体装置1の冷却方法について説明する。
Next, a method for cooling the
直流コンデンサ2から発生した熱は、冷却フィン4aに伝導する。一方、パワー半導体3a,3bから発生した熱は、冷却フィン4bに伝導する。
The heat generated from the
ここで、パワー半導体3a,3bから発生した熱は、直流コンデンサ2から発生した熱よりも高温である。従って、仮に、直流コンデンサ2とパワー半導体3a,3bのそれぞれから発生した熱を共通の冷却フィンに伝導させた場合、パワー半導体3a,3bから発生した熱がこの共通の冷却フィンに伝導することにより、直流コンデンサ2の冷却効果が悪くなり、直流コンデンサ2が加熱される可能性もある。そこで、半導体装置1では、直流コンデンサ2から発生した熱とパワー半導体3a,3bから発生した熱は、別々の冷却フィン4a,4bに伝導させている。
Here, the heat generated from the
それぞれの冷却フィン4a,4bに伝導した熱は、冷却フィン4a,4bの空胴を通り抜ける冷却ファン5から発生した共通の冷却風により放熱される。この冷却風は、先に発熱量の低い直流コンデンサ2から放熱された冷却フィン4aを冷却し、次に発熱量の高いパワー半導体3a,3bから放熱された冷却フィン4bを冷却する。これにより、それぞれの冷却フィン4a,4bを別々に冷却することができる。
The heat conducted to the
本実施形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。 According to this embodiment, the following effects can be obtained.
半導体装置1では、発熱量の異なる直流コンデンサ2とパワー半導体3a,3bを1つの空胴を形成する2つの冷却フィン4a,4bに別々に実装することにより、直流コンデンサ2とパワー半導体3a,3bを冷却するとともに、直流コンデンサ2とパワー半導体3a,3bを近接して配置することができる。従って、直流コンデンサ2の端子Ta1〜Tb2にパワー半導体3a,3bを直付けすることができ、ラミネートブスなどの直流ブスなどを用いなくても低インダクタンス化を図ることができる。
In the
また、半導体装置1では、直流コンデンサ2とパワー半導体3a,3bを共通の冷却風で冷却する構造としている。このため、冷却装置を直流コンデンサ2とパワー半導体3a,3bにそれぞれ設けた場合に比べ、半導体装置1を小型化し、製造コストを抑制することができる。
In the
なお、実施形態において、冷却フィン4a,4bの空胴を通り抜けるように冷却風を流すのであれば、冷却ファン5は何処に設けてもよいし、必ずしも半導体装置1の構成としなくてもよい。また、冷却ファン5は、上述したような冷却風は発生させるのであれば、どのようなファンでもよい。
In the embodiment, the cooling fan 5 may be provided anywhere as long as the cooling air is allowed to flow through the cavities of the
また、実施形態では、半導体をパワー半導体としたが、これ以外の半導体でもよい。また、直流コンデンサ2についても、冷却する必要のある素子であれば他の素子でもよい。即ち、共通の電気回路を構成する半導体及び素子であれば、どのような電気部品の組合せでもよい。
In the embodiment, the semiconductor is a power semiconductor, but other semiconductors may be used. Also, the
さらに、実施形態において、2つの冷却フィン4a,4bは、断熱材などの熱伝導率が低下するような部材を介して接続させてもよい。
Furthermore, in the embodiment, the two
また、実施形態では、直流コンデンサ2の端子Ta1〜Tb2にパワー半導体3a,3bを直付けしたが、低インダクタンス化されるように接続されていればどのように接続されていてもよい。直流コンデンサ2とパワー半導体3a,3bは、近接して配置されているため、単に短い導体で接続しても、低インダクタンス化した接続にすることができる。
In the embodiment, the
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
1…半導体装置、2…直流コンデンサ、3a,3b…パワー半導体、4a,4b…冷却フィン、5…冷却ファン、Ta1,Ta2,Tb1,Tb2…端子。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記半導体とともに電気回路を構成し、端子が前記半導体に直付けされ、前記半導体よりも発熱量が低い素子と、
前記半導体が接合され、冷却風を流すための第1の空胴が設けられた第1の冷却手段と、
前記素子が前記半導体と同一平面側に接合され、冷却風を流すための第2の空胴が前記第1の冷却手段の前記第1の空胴と連結するように設けられた第2の冷却手段と、
前記第2の冷却手段の前記第2の空胴から前記第1の冷却手段の前記第1の空胴に流すための冷却風を発生させる冷却ファンと
を備えたことを特徴とする半導体装置。 Semiconductors,
An electric circuit together with the semiconductor , a terminal is directly attached to the semiconductor, and an element having a lower calorific value than the semiconductor ;
A first cooling means provided with a first cavity to which the semiconductor is bonded and for flowing cooling air;
A second cooling device in which the element is bonded to the same plane as the semiconductor and a second cavity for flowing cooling air is connected to the first cavity of the first cooling means. Means ,
A cooling fan that generates cooling air to flow from the second cavity of the second cooling means to the first cavity of the first cooling means. Semiconductor device.
前記素子は、前記スイッチング素子とともに電力変換回路を構成するコンデンサであること
を特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The semiconductor is a switching element;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the element is a capacitor that forms a power conversion circuit together with the switching element.
冷却風を流すための第1の空胴が設けられた第1の冷却フィンに、前記半導体を接合し、
冷却風を流すための第2の空胴が前記第1の冷却フィンの前記第1の空胴と連結するように設けられた第2の冷却フィンに、前記素子を接合し、
前記第2の冷却フィンの前記第2の空胴から前記第1の冷却フィンの前記第1の空胴に、冷却ファンにより発生させた冷却風を流すこと
を含むことを特徴とする半導体装置の冷却方法。 Heating value than the semiconductor and the semiconductor is formed an electric circuit at a lower element, terminals of the device is a cooling method of attaching directly to Ru semiconductor device in the semiconductor,
The semiconductor is joined to the first cooling fin provided with the first cavity for flowing cooling air,
The element is joined to a second cooling fin provided so that a second cavity for flowing cooling air is connected to the first cavity of the first cooling fin,
The first cavity of the first cooling fin from the previous SL the second cavity of the second cooling fin, a semiconductor device which comprises flowing the cooling wind generated by a cooling fan Cooling method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012158696A JP5997956B2 (en) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012158696A JP5997956B2 (en) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014022509A JP2014022509A (en) | 2014-02-03 |
JP5997956B2 true JP5997956B2 (en) | 2016-09-28 |
Family
ID=50197077
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012158696A Expired - Fee Related JP5997956B2 (en) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5997956B2 (en) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6144442Y2 (en) * | 1981-05-25 | 1986-12-15 | ||
JPS5950447U (en) * | 1982-09-27 | 1984-04-03 | 富士電機株式会社 | Stack of semiconductor conversion equipment |
JPS6416692U (en) * | 1987-07-18 | 1989-01-27 | ||
JP4009056B2 (en) * | 2000-05-25 | 2007-11-14 | 三菱電機株式会社 | Power module |
WO2006103721A1 (en) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Power converter cooling structure |
JP2010129593A (en) * | 2008-11-25 | 2010-06-10 | Daikin Ind Ltd | Heat sink |
WO2010073635A1 (en) * | 2008-12-26 | 2010-07-01 | ダイキン工業株式会社 | Power converter |
-
2012
- 2012-07-17 JP JP2012158696A patent/JP5997956B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014022509A (en) | 2014-02-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5269259B2 (en) | Power converter | |
JP5830480B2 (en) | Wiring board and power conversion device using the same | |
JP5488638B2 (en) | Power converter | |
JP6349275B2 (en) | Power converter | |
JP6179490B2 (en) | Power module | |
WO2013069277A1 (en) | Semiconductor device | |
JP2007012721A (en) | Power semiconductor module | |
JP2010153527A (en) | Device for cooling semiconductor module | |
JP2012129309A (en) | Switching module | |
US9923478B2 (en) | Capacitor arrangement and method for operating a capacitor arrangement | |
EP2639953A1 (en) | Power converter apparatus | |
JP5962326B2 (en) | Forced air cooling heat sink | |
JP2012212776A (en) | Electric power conversion device | |
JP5169092B2 (en) | Power converter | |
JP2007042796A (en) | Power semiconductor device and inverter equipment | |
JP2011115020A (en) | Power unit | |
JP6749428B2 (en) | Power converter | |
JP5997956B2 (en) | Semiconductor device | |
JP5581822B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2003259657A (en) | Power converter | |
JP6123722B2 (en) | Semiconductor device | |
JP6439396B2 (en) | Semiconductor power converter | |
JP5092654B2 (en) | Power converter | |
JP2015115523A (en) | Semiconductor apparatus for power conversion device, and power conversion device | |
JP3614704B2 (en) | Power converter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141027 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160119 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160302 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160802 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160829 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5997956 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |