JP2008112932A - 半導体素子の接続リード - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電力変換デバイスのリード部位の一部又は全体に冷却機構を設けて、リードを伝播する熱を放散して、電力変換デバイス、あるいは他接続部品を保護する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の第1の実施例に係るシリコン半導体素子からなる電力変換デバイスの構成説明図である。1は、シリコン半導体素子を内蔵する樹脂モールドされた部位であり、また、図2はそのリード部位の拡大断面説明図である。1の外形は高さ10mm、幅15mm、厚さ5mmである。シリコン半導体素子としては、PN型のダイオードを搭載してあり、許容限界温度は150℃のものである。600Vの逆耐電圧を持ち、5Aの定格電流を持つ。2は、樹脂モールド部1の内部素子へ電流を流すためのリードであり、棒状の銅の金属部材で形成されている。3は、このリード2の一部に設けたれた冷却機構であり、7枚の銅製円板からなる放熱フィンが棒状のリード2の上部に一体的に取り付けられている。4は、リード2の通電端部であり、回路に搭載する場合は、この通電端部4がハンダ等で接合される。リード2の大きさは直径が0.8mmφで長さが15mmであり、また、放熱フィンからなる冷却機構3を形成する各銅製円板の大きさは厚さが0.2mmであって、直径が4mmφであり、各々の銅製円板は0.5mmピッチで取り付けられている。
図4は、本発明の第2の実施例に係るシリコン半導体素子からなる電力変換デバイスの構成説明図であり、リード2の一部には2本の並列線路5a,5bで構成された並列接続構造からなる冷却機構5が設けられている。リード2の大きさは、その全体の長さが15mmであり、上部の二股状に分かれた各並列線路5a,5bはその直径が0.57mmφであって、その長さが8mmであり、また、下部の直径が0.8mmφである。
結果は、ハンダごてによる加熱前後で変化が無く、問題はなかった。
図5は、本発明の第3の実施例に係るシリコン半導体素子からなる電力変換デバイスの構成説明図であって、図6はその分解組立説明図であり、リードの一部にアルミナ製の放熱ブロックからなる冷却機構6を設けた例である。この第3の実施例に係る電力変換デバイスのリードは、先述した図3と全く同じであり、予めシリコングリースが薄く塗られた2本のリード部位2をアルミナ製放熱ブロック6に空けた2個の貫通孔8内にそれぞれ通し、固定のため、2枚の接着板7を樹脂モールド部1の両サイドに接着剤で貼り付けて一体構造とした。シリコングリースをリード部位に塗ったのは、孔とリードの隙間を埋め、熱伝導性を保つためである。尚、アルミナ製放熱ブロックの外形は高さ5mm、幅15mm、厚さ5mmで、2個の孔の径は0.81mmφとした。
結果は、ハンダごてによる加熱前後で変化が無く、問題はなかった。
図7は、本発明の第4の実施例に係る電力変換デバイスの構成説明図であって、図8はその分解組立説明図である。図中、9は、SiC材料を用いたMOSFET素子が2個内蔵された電力変換用モジュールである。外形は、長さ100mm、幅50mm、高さ30mmで、ねじ止め圧着式端子9a,9b,9cとソケットピン接続端子9d,9eからなる5個の外部接続端子が付属している。10は、モジュール9と外部回路を繋ぐ3本のリードで、厚さ0.5mm、幅12mm、長さ150mmの銅板を曲げた上、両端にネジ孔を設けたものからなり、その末端14a,14b,14cで図示外の他の電気回路部品の端子へとそれぞれ接続されている。11は、冷却のための銅ブロック本体で、12は銅ブロック本体11を貫通する冷却水循環用のための銅パイプであり、外形が10mmφのものである。銅ブロック本体11の外形は、長さ100mm、幅50mm、高さ30mmである。本銅ブロック本体11の上部には同じく銅製の放熱フィン13が設けられており、放熱フィン13の高さまで含めると全体で50mmであった。フィン1枚の厚さは0.3mmである。15は、銅ブロック本体11とリード10との間に入る高熱伝導を有した電機絶縁材料で、長さ120mm、幅80mm、厚さ1.0mmのアルミナの板からなり、電気回路基板に取り付けるためのネジ孔15aが4隅に4個、同じく上に載せる銅ブロック本体11のネジ取り付け孔11aと同位置に配置したネジ孔15bが4個それぞれ設けられている。銅ブロック本体11と電気絶縁基板15、及びリード10は、ネジ取り付け孔11aとネジ孔15bを通じてガラスエポキシ樹脂からなる電気回路基板にネジで締め付けられて、一体として実装される構造とした。
これら部品C-2〜C-9も、それぞれ融点が221℃のSb-Ag系ハンダ材料で接続してある。
Claims (6)
- 半導体素子と他の電気回路部品との間を接続して電力を入出力する半導体素子の接続リードであり、この接続リードのリード部位に冷却機構が設けられていることを特徴とする半導体素子の接続リード。
- 前記冷却機構が、リード部位の一部又は全体に設けられた放熱フィン構造である請求項1に記載の半導体素子の接続リード。
- 前記冷却機構が、リード部位に設けられた複数の並列線路からなる並列接続構造である請求項1又は2に記載の半導体素子の接続リード。
- 前記冷却機構が、リード部位に設けられた放熱ブロック構造である請求項1に記載の半導体素子の接続リード。
- 前記冷却機構が、熱伝導性を有する電気絶縁材を介して冷却用媒体と熱交換する熱交換部を備えている請求項1〜4のいずれかに記載の半導体素子の接続リード。
- 前記半導体素子が、SiC、GaN、GaAs、ダイヤモンド、又はその組み合わせからなる材料で構成された電力変換デバイスである請求項1〜5のいずれかに記載の半導体素子の接続リード。
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