JPS62287654A - 半導体スタツク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体スタック装置に係シ、特に電気絶縁
形水冷式スタック装置における水冷フィンの改良に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来の非絶縁形水冷式半導体スタック装置においては、
半導体素子に対してその両面ないしは片面に、導電部と
水流部とが電気的に絶縁されていない水冷フィンを用い
ている。

この種の半導体スタック装置の構成の概要を第３図に示
す。すなわち第３図において、１は半導体素子、２およ
び３はこの半導体素子１の外部電極と放熱のための冷却
体とをかねるためにその上下両面からこれをはさみこむ
ように配置させた水冷フィンであシ、この水冷フィン２
，３にはそれぞれホースニップル４，５が付属接続され
ている。

ま゛た、６および７はこれらの上、下水冷フィン２゜３
の上、下に位置する外部接続端子、８および９はさらに
外部接続端子６，７の上、下に配置された絶縁座、１０
．１１はこれら各部材を上、下からはさみこんだ金属弾
性体からなる押え板である。

また、１２は上、下各押え板１０．１１の四隅部で挿通
された締付ボルト、１３はこの締付ボルト１２に上下か
ら螺合されたナツトである。これら押え板１０．１１お
よび締付ボルト１２．ナツト１３によシ前記半導体素子
１は一定の圧接力にょシ加圧保持されている。また、１
４は前記水冷フィン２，３にホースニップル４，５を介
して接続され冷却水の流路となるゴムホースである。こ
のように構成された半導体スタック装置では、よく知ら
れているように半導体素子１の動作に際して生ずる発熱
をそれぞれの水冷フィン２，３によシ効果的に放熱させ
てその動作の安定化を図っている。

しかるに、この種の半導体スタック装置を動作させると
、半導体素子１によシ、上、下の水冷フィン２，３の間
には直流電圧が印加され、このとき上、下の水冷フィン
２，３間に、該水冷フィン２．３を連続して流れる、例
えば水道水等の冷却流体を介して電位差が発生し、これ
によシ一方の水冷フィン２の金属がイオン化して他方の
水冷フィン３へ移動する現象が現われる。特に水冷フィ
ン２の先端にあるホースニップル４のイオン化が著しく
、極端な場合には数年でホースニップル４が溶解し、ゴ
ムホース１４の接続が不可能にな）、水漏れ等が発生し
、ひいては半導体スタック装置の短絡事故につながる場
合がある。

また、この種の現象の発生を防止するためには、冷却流
体に比抵抗の大きい純水を使用しなければならず、この
場合、該純水の確保に多大の労力がかかることもある。

ところで、上記のような問題点を解消するために水冷フ
ィンの導電部と水流部とを電気的に絶縁した絶縁形水冷
フィンを用いた電気絶縁形水冷式半導体スタック装置が
提案されている。この種の半導体スタック装置の構成の
概要を第４図（ｍ）　、　（ｂ）および第５図（ａ）　
、　（ｂ）Ｋ示す。すなわち、第４図。

第５図において、１５は絶縁形水冷フィン、１６は水冷
フィン１５の水流部となる絶縁管であシ、この絶縁管１
６は例えばエポキシ樹脂からなる合成樹脂で構成されて
いる。１７は水冷フィン１５の導電部となる水冷プロッ
タであシ、鋼材が用いられている。絶縁管１６と水冷ブ
ロック１Ｔとの接合は、熱伝導性の良い、例えばシリコ
ン樹脂系の接着剤によって行なわれている。第４図は絶
縁管が水冷ブロックの内部を貫通した一例を示している
。また第５図は絶縁管が水冷ブロックの側面に外接した
例を示してい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、この種の水冷フィンは、非絶縁形の水冷フィ
ンに較べて放熱特性が悪く、該非絶縁形の水冷フィンと
同一寸法では、半導体スタック装置の出力特性が非絶縁
形スタック装置に較べて低下する。また、非絶縁形スタ
ックと同一の出力特性を得るためには、該絶縁形スタッ
ク装置に使用する絶縁形水冷フィンの形状が非絶縁形水
冷フィンに較べて極めて大きくなるという欠点を有して
いる。これは該絶縁形水冷フィンに使用している絶縁管
材質の熱伝導度等の熱特性が非絶縁形水冷フィンに較べ
て劣ることに起因している。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、出力特性が同一寸法の非絶縁形水冷式スタック
装置の出力特性に劣らない絶縁形水冷式スタック装置を
得ることを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明に係る半導体スタック装置は、水冷フィンの該
導電部の外側面に、冷却体流路となる絶縁管を螺合して
構成したものでちる。

〔作用〕

この発明においては、水冷フィンの導電部の外側面に冷
却体流路となる絶縁管を螺合して構成したから、該導電
部と絶縁管との間の接触面積、即ち熱伝導面積が増大し
たととくよシ、その熱特性が向上し、その結果、スタッ
ク装置の出力特性が向上し、非絶縁形スタック装置に劣
らない出力特性を有するようになる。

〔実施例〕

以下、この発明に係る半導体スタック装置の一実施例を
第１図および第２図を参照して詳細に説明する。

第１図は、この実施例の半導体スタック装置の概要を示
す全体構成図であシ、また第２図−）、伽）はこの半導
体スタック装置に使用した水冷フィンの構成図である。

これらの図において、第３図と同一符号は同一または相
当部分を示すものであシ説明は省略する。１８は水冷フ
ィン１５の水流部となる絶縁管であシ例えばエポキシ樹
脂からなる合成樹脂で構成されている。１ｇは水冷フィ
ン１５の導電部となる水冷ブロックであり、鋼材が用い
られている。絶縁管１８の内側面と水冷ブロック１９の
外側面とＫは各々ねじ部２０があシ、互いに螺合する構
造となっている。この螺合によシ互いの接触面積は、第
４図、第５図の場合に較べて拡大されたことは明らかで
ある。また、この螺合部に熱伝導性の良好なシリコン樹
脂等を充填すれば、さらに良好な熱的接合状態が得られ
ることはいうまでもない。

このように構成すれば、絶縁管１８と水冷ブロック１９
とでは充分に良好な熱的接合状態が得られ、半導体スタ
ック装置の熱的特性に何らの悪影響も及ばずことはない
。

なお、このような水冷フィンを用いた本実施例の組立て
は、その構成が前記従来のものと全く同様であシ説明は
省略する。

このような構成において、半導体素子１による発生熱は
、水冷フィン１５の水冷ブロック１９に伝達され、さら
に螺合部２０．絶縁管１８を介して冷却体に伝達される
が、水冷ブロック１９と絶縁管１８との接触面積が螺合
部２０によシ拡大されているため、熱伝導性が良くなり
、半導体素子１の発生熱が充分に放散される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、冷却フィンは外部
電極となる導電部と、この導電部と絶縁された冷却体流
路とからなり、この冷却体流路が導電部の外面側に螺合
して構成したことにより、導電部と冷却体流路との間の
接触面積が増大し、熱伝導面積が拡大されるので、半導
体素子の発生熱が充分に放散され、スタック装置の出力
特性が充分に高められるという極めて優れた効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による絶縁形半導体スタッ
ク装置の構成図、第２図（ｍ）　、　（ｂ）はそれぞれ
上記実施例の水冷フィンの平面図、正面断面図、第３図
は従来の非絶縁形牛導体装置の部分断面構成図、第４図
（ａ）　、　（ｂ）および第５図（ａ）　、　（ｂ）は
それぞれ従来の絶縁形半導体スタツニ・装置に用いられ
る水冷フィンの平面図および正面断面図である。 １・・・・半導体素子、２，３・・・・水冷フィン、４
．５・・・・ホースニップル、６，７・・・・外部接続
端子、８．９−・・・絶縁座、１０゜１１・・・虐押え
板、１２・・・・締付ボルト、１３・修φ番ナツト、１
４・・・働ゴムホース、１５・・・・絶縁形水冷フィン
、１６・・・・絶縁管、１７・・・・水冷ブロック、１
８・・・・絶縁管、１９・・・・水冷ブロック、２０・
・φ・螺合部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体素子の両面に加圧接触して設けられ上記半導体素
   子の外部電極を兼ねる水冷フィンを備えた半導体スタッ
   ク装置において、上記水冷フィンは上記外部電極として
   の導電部と、該導電部と絶縁された冷却体流路とからな
   り、該冷却体流路が上記導電部外側面に螺合されたこと
   を特徴とする半導体スタック装置。