JP2012028520A - 半導体冷却装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電極部55の一面55aに半導体素子51と吸熱部56とが実装されている。そして、電極部55として、電極部55の一面55aの面方向に平行な一方向と半導体素子51から第1冷却器10への厚み方向とが一方向および厚み方向とは異なる方向よりも熱伝導率が高い高熱伝導方向とされたグラファイト熱拡散板54を用いる。また、電極部55の一面55aのうち半導体素子51の配置場所から一方向の延長線上に吸熱部56を配置する。これにより、半導体素子51で発生した過渡的な熱は半導体素子51からグラファイト熱拡散板54に伝導すると共に高熱伝導方向である一方向に沿って吸熱部56に効率良く伝導するので、半導体素子51が過渡的な熱で容易に動作限界温度に達することを防止できる。
【選択図】図2
Description
以下、本発明の第1実施形態について図を参照して説明する。以下で示される半導体冷却装置は、例えばインバータ装置などの電力変換装置に適用されるものである。
本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について説明する。図7は、本実施形態に係る電極部55の平面図である。本実施形態では、グラファイト熱拡散板54は、一方向が、半導体素子51との当接面の最大幅に沿った方向と交差するように構成されている。特に、図7(a)および図7(b)に示されるように、本実施形態に係るグラファイト熱拡散板54の熱伝導方向である一方向は半導体素子51の最大幅に沿った方向に対して垂直になっている。言い換えると、グラファイト熱拡散板54は、グラファイト熱拡散板54に対する半導体素子51の当接面の最大幅に沿った方向と一方向とが交差する互いの方向の成す角度が直角となるように構成されている。
本実施形態では、第1、第2実施形態と異なる部分について説明する。上記各実施形態では、グラファイト熱拡散板54に係る高熱伝導方向である一方向は、電極部55の一面55aのどの場所でも同じ方向を向いていたが、本実施形態では半導体素子51を中心に放射状に高熱伝導方向が配向していることが特徴となっている。
上記各実施形態で示された半導体冷却装置の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明の特徴を含んだ他の構造とすることもできる。例えば、高熱伝導方向である一方向に垂直な半導体素子51および吸熱部56の幅を適宜設定することができる。また、電極部55の構成は、上述のようにグラファイト熱拡散板54のみで構成されていても良い。一方、グラファイト熱拡散板54の上にCu等の薄い金属基板が積層されていても良い。この場合、半導体素子51や吸熱部56はこの薄い金属基板の上に実装される。
図11(a)に示されるように、一方向が半導体素子51の最大幅に垂直な方向に配向しているグラファイト熱拡散板54において、半導体素子51を囲むように半導体素子51の周囲に吸熱部56を配置することができる。半導体素子51から吸熱部56への伝熱面積を大きく取ることができると共に、吸熱部56が吸収できる熱量を確保できる。
51 半導体素子
54 グラファイト熱拡散板(熱拡散板)
55 電極部
55a 電極部の一面
55b 電極部の他面
56 吸熱部
Claims (10)
- 半導体素子(51)と一面(55a)で当接すると共に前記半導体素子(51)と電気的に接続された電極部(55)と、
前記一面(55a)とは別の前記電極部(55)の他面(55b)側に設けられ、前記電極部(55)を介して前記半導体素子(51)を冷却する冷却器(10)と、を備えた半導体冷却装置であって、
前記電極部(55)は、熱伝導により前記半導体素子(51)からの熱を拡散させる熱拡散板であり、前記熱伝導のうち、前記一面(55a)の面方向と平行な第1方向の熱伝導、および前記一面(55a)から前記他面(55b)へ向かう第2方向の熱伝導をそれぞれ規定する第1熱伝導率、および第2熱伝導率を備え、
前記熱拡散板は、前記第1および第2熱伝導率が、前記第1および第2方向以外の方向の熱伝導をそれぞれ規定するいずれの熱伝導率よりも大きくなるように構成されたことを特徴とする半導体冷却装置。 - 前記熱拡散板は、前記第1方向が、前記半導体素子(51)との当接面の最大幅に沿った方向と交差するように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の半導体冷却装置。
- 前記熱拡散板は、前記交差する互いの方向の成す角度が直角となるように構成されたことを特徴とする請求項2に記載の半導体冷却装置。
- 前記電極部(51)としての前記熱拡散板における一面に、1つの前記半導体素子(51)に対して1つまたは2つ以上の蓄熱材で構成されており、前記熱拡散板を介して前記半導体素子(51)からの熱を吸収する吸熱部(56)が配設されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の半導体冷却装置。
- 前記吸熱部(56)は、前記熱拡散板の一面における前記半導体素子(51)の当接位置から前記第1方向に沿う延長線上に配設されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体冷却装置。
- 前記吸熱部(56)は、前記熱拡散板の一面に対して前記吸熱部(56)が占める面における、前記第1方向と直交する方向の最大幅が、前記一面と前記半導体素子(51)との当接面における、前記第1方向と直交する方向の最大幅よりも大きくなるように構成されたことを特徴とする請求項5に記載の半導体冷却装置。
- 半導体素子(51)と一面(55a)で当接すると共に前記半導体素子(51)と電気的に接続された電極部(55)と、
前記一面(55a)とは別の前記電極部(55)の他面(55b)側に設けられ、前記電極部(55)を介して前記半導体素子(51)を冷却する冷却器(10)と、を備えた半導体冷却装置であって、
前記電極部(55)は、熱伝導により前記半導体素子(51)からの熱を拡散させる熱拡散板であり、前記熱伝導のうち、前記一面(55a)の面方向において前記半導体素子(51)を中心とした放射方向である第1方向の熱伝導、および前記一面(55a)から前記他面(55b)へ向かう第2方向の熱伝導をそれぞれ規定する第1熱伝導率、および第2熱伝導率を備え、
前記熱拡散板は、前記第1および第2熱伝導率が、前記第1および第2方向以外の方向の熱伝導をそれぞれ規定するいずれの熱伝導率よりも大きくなるように構成されたことを特徴とする半導体冷却装置。 - 前記電極部(51)としての前記熱拡散板における一面に、1つの前記半導体素子(51)に対して1つまたは2つ以上の蓄熱材で構成されており、前記熱拡散板を介して前記半導体素子(51)からの熱を吸収する吸熱部(56)が配設されていることを特徴とする請求項7に記載の半導体冷却装置。
- 前記吸熱部(56)は、前記熱拡散板の一面における前記半導体素子(51)の当接位置から前記第1方向に沿う延長線上に配設されていることを特徴とする請求項8に記載の半導体冷却装置。
- 前記吸熱部(56)は、前記半導体素子(51)を一周して囲むように前記半導体素子(51)の周囲に配置されていることを特徴とする請求項4、8、9のいずれか1つに記載の半導体冷却装置。
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