JP3050681B2 - 半導体スタック - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の平形状の半導体
素子が平な面を前後にして所定の間隔で並べられるとと
もに、半導体素子を冷却するための水冷フィンの内部に
水路が形成されており、各半導体素子を前記水冷フィン
により前後から挟むようにした半導体スタックに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体スタックとしては、例え
ば、図８および図９に示すようなものがある。

【０００３】すなわち、平形状の半導体素子１を複数個
水冷フイン２間に加圧狭持した構造で、この水冷フイン
２を水で冷却し半導体素子１から発生する熱を効率よく
冷却する。図８においては二個の半導体素子１を三枚の
水冷フイン２で加圧接触している。水冷フイン２の四隅
には孔が設けられ、ここに表面に絶縁チューブが被覆さ
れた加圧ボルト３を挿通し、図示のごとく絶縁スペーサ
４、皿バネ５を介して両側に加圧板６を配置する。皿バ
ネ５の弾性によって半導体素子１は水冷フイン２の間に
加圧狭持される。水冷フイン２の内部に水路を形成し水
路の両開口部にはホースジョイント７を取り付けゴムホ
ース８によって各水冷フイン２の水路同志を接続するこ
とによって、一方のホースジョイント７から流入した水
は第一の水冷フイン２を通過後、ゴムホース８を経由し
て第二の水冷フイン２を通過する。以下第二のゴムホー
ス８を通過した水は第三の水冷フイン２を通過後他方の
ホースジョイント７から放水される。水冷フイン２は空
冷の放熱フインよりも冷却効率が高いのでこの種の半導
体スタックは小型化が図れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】各水冷フイン２の水路
同志を接続するゴムホース８はホースジョイント７に挿
入されホースが曲げられたときに途中で折れ曲がること
の無いように適当な半径Ｒを有するこの結果、図９に示
すように、水冷フイン２の側面からはみ出す寸法Ｈが大
きくなり、せっかく水冷フイン２を小型にしても、ゴム
ホース８のために全体を小型にできない。また、ゴムホ
ース８を曲げたまま長期間使用している内にゴムホース
８の表面にヒビ割れが発生し、水モレする場合があり、
新たなゴムホース８と交換する作業が煩わしいという問
題点があった。

【０００５】本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされ
たもので、小型にするとともに、ゴムホースの交換作業
をなくして補修作業を簡単にした半導体スタックを提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、次の記載事項に存す
る。 １ 複数の平形状の半導体素子（１０）が平な面を前後
にして所定の間隔で並べられるとともに、半導体素子
（１０）を冷却するための水冷フィン（２０）の内部に
水路が形成されており、各半導体素子（１０）を前記水
冷フィン（２０）により前後から挟むようにした半導体
スタックにおいて、前記各水冷フィン（２０）の水路
（２１，２２）の出入口（２３）が穿設されている側縁
部のほぼ全体に連絡部材（５０）をあてがうようにして
固定し、該連絡部材（５０）により前記水冷フィン（２
０）の複数個を連結し、前記連絡部材（５０）の内部
に、各水冷フィン（２０）の水路（２１，２２）の出入
口（２３）同志を連絡して、冷却水を前記各水冷フィン
（２０）の水路（２１，２２）に順次通過させる連絡水
路（５５）を形成したことを特徴とする半導体スタッ
ク。 ２ 複数の平形状の半導体素子（１０）が平な面を前後
にして所定の間隔で並べられるとともに、半導体素子
（１０）を冷却するための水冷フィン（２０）の内部に
水路が形成されており、各半導体素子（１０）を前記水
冷フィン（２０）により前後から挟むようにした半導体
スタックにおいて、前記各水冷フィン（２０）の水路
（２１，２２）の出入口（２３）が穿設されている側縁
部に連絡部材（５０）をあてがうようにして固定し、該
連絡部材（５０）の１個により、前記水冷フィン（２
０）の３個以上を連結し、前記連絡部材（５０）の内部
に、各水冷フィン（２０）の水路（２１，２２）の出入
口（２３）同志を連絡して、冷却水を前記各水冷フィン
（２０）の水路（２１，２２）に順次通過させる連絡水
路（５５）を形成したことを特徴とする半導体スタッ
ク。

【０００７】

【作用】冷却水は、第一の水冷フィン（２０）内に入
り、水路（２１，２２）を経由して、水路用の出入口
（２３）を通って連絡部材（５０）に戻る。

【０００８】連絡部材（５０）に戻った冷却水は、連絡
水路（５５）通って、水路用の出入口（２３）から第二
の水冷フィン（２０）に入る。第二の水冷フィン（２
０）に入った冷却水は、水冷フィン（２０）内の水路
（２１，２２）を経由して、水路用の出入口（２３）を
通って再び連絡部材（５０）に戻る。

【０００９】すなわち、冷却水は、連絡部材（５０）の
連絡水路（５５）を介して、順次各水冷フィン（２０）
の水路（２１，２２）を通過していく。

【００１０】連絡部材（５０）が水冷フィン（２０）の
側方へ出っ張るだけであり、装置全体としては、側方へ
嵩張らない。

【００１１】

【実施例】以下、図面に基づき本発明の一種実施例を説
明する。図１〜図７は本発明の一実施例を示している。
図１〜図３に示すように、２つの平形状の半導体素子１
０が平な面を前後にして所定の間隔で並べられている。
各半導体素子１０は水冷フィン２０で前後から挟まれて
いる。図２においては、半導体素子１０を概念的に示し
ている。

【００１２】前側の水冷フィン２０には絶縁性のスペー
サ３２および皿ばね３４を介して加圧板３６が前方から
対向しており、同じく、後側の水冷フィン２０にはスペ
ーサ３２を介して加圧板３６が後方から対向している。

【００１３】両方の加圧板３６には加圧用のボルト４２
が架設され、加圧用のボルト４２に螺合するナット４４
を皿ばね３４の復元力に抗して締め付けることにより、
半導体素子１０が水冷フィン２０により前後から加圧挾
持されている。加圧用のボルト４２は絶縁性のチェーブ
で被覆されている。

【００１４】図６〜図７に示すように、水冷フィン２０
の内部には、上下２本の水平水路部２１と、各水平水路
部２１の終端同志を連通する垂直水路部２２とから成る
コ字状の水路が穿設されている。垂直水路部２２は下方
から垂直方向へ穿たれ、垂直水路部２２の下端口には封
止ネジが螺着される。水冷フィン２０の上縁部には、外
部端子を取り付るためのネジ孔２７が螺設されている。

【００１５】水平水路部２１の始端が、水冷フィン２０
の側縁部に延びていて、水路用の出入口２３を形成して
いる。水冷フィン２０の四隅部には、加圧用のボルト４
２の挿通用の孔２４が穿設されている。水冷フィン２０
の側縁部の上下方向の中央部には、取付用のねじ孔２５
が螺設されている。

【００１６】図４および図５に示すように、水冷フィン
２０の側縁部には、絶縁材から形成されるブロック状の
連絡部材５０があてがわれている。連絡部材５０には各
水冷フィン２０の取付用のねじ孔２５に対応して通し孔
５１が穿設され、通し孔５１に挿通して各水冷フィン２
０の取付用のねじ孔２５に螺着するボルトにより、連絡
部材５０が固定されている。

【００１７】連絡部材５０には、各水冷フィン２０の水
路用の出入口２３に対応して連絡口５３が上下に３個づ
つ穿設されている。連絡口２３の周縁には座グリ２３ａ
が設けてあり、この座グリ２３ａには水密を確保するた
めにＯリング５７が収納されている。

【００１８】上側の連絡口５３については、前側の連絡
口５３にはホースジョイント６１が螺着され、中間の連
絡口５３と後側の連絡口５３とが連絡水路５５でつなが
っている。連絡水路５５は前方から後方に穿たれたもの
で、連絡水路５５の前端口はネジで封止される。

【００１９】同じように、下側の連絡口５３について
は、前側の連絡口５３と中間の連絡口５３とが連絡水路
５５でつながっており、後側の連絡口５３にはホースジ
ョイント６１が螺着されている。

【００２０】次に作用を説明する。ホースジョイント６
１から流入した冷却水は、連絡口５３および水路用の出
入口２３を通って、第一の水冷フィン２０に入る。第一
の水冷フィン２０に入った冷却水は、水冷フイン２０内
の上側の水平水路部２１〜垂直水路部２２〜下側の水平
水路部２１を経由して、下側の水路用の出入口２３およ
び連絡口５３を通って連絡部材５０に戻る。

【００２１】連絡部材５０に戻った冷却水は、連絡水路
５５〜中間下部の連絡口５３および水路用の出入口２３
を通って、第二の水冷フィン２０に入る。第二の水冷フ
ィン２０に入った冷却水は、水冷フィン２０内の下側の
水平水路部２１〜垂直水路部２２〜上側の水平水路部２
１を経由して、上側の水路用の出入口２３および連絡口
５３を通って再び連絡部材５０に戻る。

【００２２】連絡部材５０に戻った冷却水は、連絡水路
５５〜後側上部の連絡口５３および水路用の出入口２３
を通って、第三の水冷フィン２０に入る。第三の水冷フ
ィン２０に入った冷却水は、水冷フィン２０内の上側の
水平水路部２１〜垂直水路部２２〜下側の水平水路部２
１を経由して、下側の水路用の出入口２３および連絡口
５３を通って、ホースジョイント６１から外部に流出す
る。

【００２３】このようにして、各水冷フィン２０の水路
を通った冷却水は、水冷フィン２０で挟まれた半導体素
子１０からの熱を吸収してから、外部に流出する。

【００２４】半導体スタック全体としては、図２および
図３に示すように、連絡部材５０の厚さ分のみが水冷フ
イン２０から突出するのみで、両側方向に嵩張らない
で、小型化されている。

【００２５】前記実施例においては、水冷フィン２０の
一方の側縁部に連絡部材５０をあてがったものを示した
が、水路の出入口２３が両側縁部に穿設されている場合
には、両側縁部に連絡部材をあてがうようにすればよ
い。

【００２６】また、実施例では、水冷フィン２０は３枚
であるが４枚以上でもよく、冷却水の流れる経路も端か
ら順番である必要もない。

【００２７】

【発明の効果】本発明にかかる半導体スタックによれ
ば、水冷フィンの側縁部に連絡部材をあてがうようにし
て、冷却水が、連絡部材の連絡水路を介して、水冷フィ
ンの水路を順次通過するようにしたので、装置全体が側
方に嵩張ることがなく、装置全体を小型にすることがで
き、また、冷却水循環用のゴムホースなどを用いる必要
がないため、ゴムホース劣化による交換作業などなくな
り、補修作業を簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す半導体スタックの斜視
図である。

【図２】本発明の一実施例を示す半導体スタックの平面
図である。

【図３】本発明の一実施例を示す半導体スタックの正面
図である。

【図４】本発明の一実施例を示す連絡部材の側面図であ
る。

【図５】図４のＶ―Ｖ線断面図である。

【図６】本発明の一実施例を示す水冷フィンの要部断面
図である。

【図７】本発明の一実施例を示す水冷フィンの正面図で
ある。

【図８】従来例を示す半導体スタックの平面図である。

【図９】従来例を示す半導体スタックの正面図である。

【符号の説明】

１０…半導体素子 ２０…水冷フィン ２１…水平水路部 ２２…垂直水路部 ２３…水路用の出入口 ５０…連絡部材 ５３…連絡口 ５５…連絡水路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の平形状の半導体素子が平な面を前後
   にして所定の間隔で並べられるとともに、半導体素子を
   冷却するための水冷フィンの内部に水路が形成されてお
   り、各半導体素子を前記水冷フィンにより前後から挟む
   ようにした半導体スタックにおいて、 前記水冷フィンの水路の出入口が穿設されている側縁部
   のほぼ全体に連絡部材をあてがうようにして固定し、該
   連絡部材により前記水冷フィンの複数個を連結し、 前記連絡部材の内部に、各水冷フィンの水路の出入口同
   志を連絡して、冷却水を前記各水冷フィンの水路に順次
   通過させる連絡水路を形成したことを特徴とする半導体
   スタック。
2. 【請求項２】複数の平形状の半導体素子が平な面を前後
   にして所定の間隔で並べられるとともに、半導体素子を
   冷却するための水冷フィンの内部に水路が形成されてお
   り、各半導体素子を前記水冷フィンにより前後から挟む
   ようにした半導体スタックにおいて、 前記水冷フィンの水路の出入口が穿設されている側縁部
   に連絡部材をあてがうように固定し、該連絡部材の１個
   により前記水冷フィンの３個以上を連結し、 前記連絡部材の内部に、各水冷フィンの水路の出入口同
   志を連絡して、冷却水を前記各水冷フィンの水路に順次
   通過させる連絡水路を形成したことを特徴とする半導体
   スタック。