JPH03148160A - 半導体変換装置の冷却構造 - Google Patents
半導体変換装置の冷却構造Info
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- JPH03148160A JPH03148160A JP28677289A JP28677289A JPH03148160A JP H03148160 A JPH03148160 A JP H03148160A JP 28677289 A JP28677289 A JP 28677289A JP 28677289 A JP28677289 A JP 28677289A JP H03148160 A JPH03148160 A JP H03148160A
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- anode side
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体変換装置、特にＧＴＯサイリスタ
（ゲートターンオフサイリスタ素子）が直列に接続され
てなる半導体変換装置の冷却構造に関する。
（ゲートターンオフサイリスタ素子）が直列に接続され
てなる半導体変換装置の冷却構造に関する。
第２図は、従来の半導体変換装置の冷却構造例を示す断
面図であり、ＧＴＯサイリスタ素子：ｌと金属ブロック
２とを交互に積み重ねて半導体変換装置を構成し、金属
ブロック２に６個のヒートパイプ３のそれぞれの吸熱部
を埋設したものである。
面図であり、ＧＴＯサイリスタ素子：ｌと金属ブロック
２とを交互に積み重ねて半導体変換装置を構成し、金属
ブロック２に６個のヒートパイプ３のそれぞれの吸熱部
を埋設したものである。
ヒートパイプ３はＧＴＯサイリスタ１のアノードＩＡ側
のヒートパイプ３Ａと、カソード１に側のヒートパイプ
３にとの２列にそれぞれ３個ずつ配列されている。第３
図は第２図におけるＡ方向より見た側面図であり、ヒー
トパイプ３はその吸熱部４が金属ブロック２に埋設され
、放熱部５は外気に放熱するフィン５Ａを備えている。
のヒートパイプ３Ａと、カソード１に側のヒートパイプ
３にとの２列にそれぞれ３個ずつ配列されている。第３
図は第２図におけるＡ方向より見た側面図であり、ヒー
トパイプ３はその吸熱部４が金属ブロック２に埋設され
、放熱部５は外気に放熱するフィン５Ａを備えている。
第４図は、ヒートパイプ３が熱を移動させる原理を説明
するための断面図である。図において、金属円筒容器６
の内壁にはウィック７と呼ばれる層 （金網や焼結金属
、フェルトなどにより毛細管を形成する層）が張られ、
内部は真空状態でフロンなどの冷媒８が少量充填されて
あり、−万端の吸熱部４が加熱されると、内部の冷媒８
が蒸発しくこのとき周囲より蒸発熱を奪う）、他端の放
熱部５に向かって移動し、放熱部５では移動してきた冷
媒８が凝縮して液体となり （このとき、凝縮熱がフィ
ン５Ａを介して周囲に放出される）、ウィフク７の層内
を毛細管現象によって伝わり元の吸熱部４に戻る。
するための断面図である。図において、金属円筒容器６
の内壁にはウィック７と呼ばれる層 （金網や焼結金属
、フェルトなどにより毛細管を形成する層）が張られ、
内部は真空状態でフロンなどの冷媒８が少量充填されて
あり、−万端の吸熱部４が加熱されると、内部の冷媒８
が蒸発しくこのとき周囲より蒸発熱を奪う）、他端の放
熱部５に向かって移動し、放熱部５では移動してきた冷
媒８が凝縮して液体となり （このとき、凝縮熱がフィ
ン５Ａを介して周囲に放出される）、ウィフク７の層内
を毛細管現象によって伝わり元の吸熱部４に戻る。
このようにヒートバイブ３は、内蔵の冷媒８の循環によ
って大量の熱を高速に輸送することのできる優れた冷却
器であり、この冷却能力はヒートバイブの径や長さ、フ
ィン５Ａの構成などによって異なる。ＣＴＯサイリスタ
素子１内で発生した損失は熱流となってアノードＩＡま
たはカソードＩＫを介して金属ブロフク２に流れ、さら
にヒートバイブ３を伝わって外気に放出される。
って大量の熱を高速に輸送することのできる優れた冷却
器であり、この冷却能力はヒートバイブの径や長さ、フ
ィン５Ａの構成などによって異なる。ＣＴＯサイリスタ
素子１内で発生した損失は熱流となってアノードＩＡま
たはカソードＩＫを介して金属ブロフク２に流れ、さら
にヒートバイブ３を伝わって外気に放出される。
前述したような従来の装置は、ヒートバイブ３が同数ず
つ２列に分けられて金属ブロック２に埋設されている。
つ２列に分けられて金属ブロック２に埋設されている。
しかしながらＧＴＯサイリスタ素子においてはアノード
ＩＡ側とカッーｒＩＫ側とで内部から発生してくる熱量
が異なるので、ヒートバイブ３＾と３にとがそれぞれ均
等の熱量を放出処理していない。
ＩＡ側とカッーｒＩＫ側とで内部から発生してくる熱量
が異なるので、ヒートバイブ３＾と３にとがそれぞれ均
等の熱量を放出処理していない。
第５図はＧＴＯサイリスタ素子１の一例についての熱抵
抗を示す特性線図であり、横軸は通電したパルス電流の
時間幅、縦軸はＧＴＯサイリスタ素子１内部で発生した
損失が熱流となってアノードＩＡまたはカソード１Ｋを
介して金属ブロック２に伝わるときの熱抵抗を示す。特
性曲ｖＡ９＾、９にはそれぞれアノードＬＡ、カソード
ＩＫを介した側の熱抵抗を示し、アノーＦＩＡ側の方が
カソードＩＫ側より伝熱しやすいことが判る。
抗を示す特性線図であり、横軸は通電したパルス電流の
時間幅、縦軸はＧＴＯサイリスタ素子１内部で発生した
損失が熱流となってアノードＩＡまたはカソード１Ｋを
介して金属ブロック２に伝わるときの熱抵抗を示す。特
性曲ｖＡ９＾、９にはそれぞれアノードＬＡ、カソード
ＩＫを介した側の熱抵抗を示し、アノーＦＩＡ側の方が
カソードＩＫ側より伝熱しやすいことが判る。
一般のサイリスタ素子の場合は、アノード側とカソード
側とで熱抵抗にあまり大きな差異は認められないが、Ｇ
ＴＯサイリスタ素子の場合は、カソード側において内部
でシリコン層と接している電極が幅の狭い多数に分割さ
れた短冊によって構成されているので、大容量のものに
なるとシリコン層と電極との接触面積がアノード側より
カソード側の方が小さくなり、従ってカソード側の方の
熱抵抗がどうしても大きくなる傾向が現れる。カソード
ＩＫ側の方がアノードＩＡ側より発生熱量が少なくなる
ので、金属ブロック２のカッーＦＩＫ側とアノードＩＡ
側とにおいて同し冷却能力を有していた従来の装置では
、カソードＩＫに近接する列のヒートバイブ３には、ア
ノードＩＡに近接する列のヒートバイブ３＾より少ない
熱量の放散しか実行していなかった。
側とで熱抵抗にあまり大きな差異は認められないが、Ｇ
ＴＯサイリスタ素子の場合は、カソード側において内部
でシリコン層と接している電極が幅の狭い多数に分割さ
れた短冊によって構成されているので、大容量のものに
なるとシリコン層と電極との接触面積がアノード側より
カソード側の方が小さくなり、従ってカソード側の方の
熱抵抗がどうしても大きくなる傾向が現れる。カソード
ＩＫ側の方がアノードＩＡ側より発生熱量が少なくなる
ので、金属ブロック２のカッーＦＩＫ側とアノードＩＡ
側とにおいて同し冷却能力を有していた従来の装置では
、カソードＩＫに近接する列のヒートバイブ３には、ア
ノードＩＡに近接する列のヒートバイブ３＾より少ない
熱量の放散しか実行していなかった。
この発明の目的は、金属ブロックに取り付けられた複数
個のヒートバイブの放熱量がそれぞれ均等になるような
冷却構造を提供することにある。
個のヒートバイブの放熱量がそれぞれ均等になるような
冷却構造を提供することにある。
上記課題を解決するために、この発明によれば、ＧＴＯ
サイリスタ素子と金属ブロックとを交互に積み重ねて半
導体変換装置を構成し、前記金属ブロックに複数個のヒ
ートバイブのそれぞれの吸熱部を埋設したものにおいて
、ＧＴ○サイリスタ素子のアノード側とカソード側の熱
抵抗の比に逆比例するように、カソード側よりもアノー
ド側に多く前記ヒートバイブを配設してなるものとする
。
サイリスタ素子と金属ブロックとを交互に積み重ねて半
導体変換装置を構成し、前記金属ブロックに複数個のヒ
ートバイブのそれぞれの吸熱部を埋設したものにおいて
、ＧＴ○サイリスタ素子のアノード側とカソード側の熱
抵抗の比に逆比例するように、カソード側よりもアノー
ド側に多く前記ヒートバイブを配設してなるものとする
。
この発明の構成によれば、ＧＴＯサイリスタ素子のアノ
ード側とカソード側の熱抵抗の比に逆比例するように、
カソード側よりもアノード側に多くヒートバイブを配置
したことにより、複数本のヒートバイブにはそれぞれ同
程度の熱流束が生じ、各ヒートバイブについて放熱量が
均等な冷却構造を構成することができる。
ード側とカソード側の熱抵抗の比に逆比例するように、
カソード側よりもアノード側に多くヒートバイブを配置
したことにより、複数本のヒートバイブにはそれぞれ同
程度の熱流束が生じ、各ヒートバイブについて放熱量が
均等な冷却構造を構成することができる。
以下この発明を実施例に基づいて説明する。
第１図はこの発明の実施例にかかる半導体変換装置の冷
却構造を示す断面図であり、それぞれの金属ブロック２
０に埋設された５個のヒートバイブ３０のうち、アノー
ドＩＡ側に近接する列に３個のヒートバイブ３０Ａを、
カソードＩＫ側に近接する列に２個のヒートバイブ３０
Ｋをそれぞれ配列している。
却構造を示す断面図であり、それぞれの金属ブロック２
０に埋設された５個のヒートバイブ３０のうち、アノー
ドＩＡ側に近接する列に３個のヒートバイブ３０Ａを、
カソードＩＫ側に近接する列に２個のヒートバイブ３０
Ｋをそれぞれ配列している。
なお、従来の装置と同じ部分には同一参照符号を用いる
ことにより詳細な説明は省略する。
ことにより詳細な説明は省略する。
このように構成することによって、５個のヒートバイブ
３０のそれぞれの放熱量がほぼ均等になるようにするこ
とができる。たとえば、第５図のような特性を有すＧＴ
Ｏサイリスタ素子の場合、通電電流パルスの時間幅が０
．１５のとき、カソード側、アノード側の熱抵抗は、そ
れぞれ０．０？、 ０．０５．（℃６一 ／Ｗ）である。従来の装置においては、ヒートパイプ３
がカソード側、アノード側にそれぞれ３個ずつ配列され
ていたので、両列のヒートバイブ３Ｋ。
３０のそれぞれの放熱量がほぼ均等になるようにするこ
とができる。たとえば、第５図のような特性を有すＧＴ
Ｏサイリスタ素子の場合、通電電流パルスの時間幅が０
．１５のとき、カソード側、アノード側の熱抵抗は、そ
れぞれ０．０？、 ０．０５．（℃６一 ／Ｗ）である。従来の装置においては、ヒートパイプ３
がカソード側、アノード側にそれぞれ３個ずつ配列され
ていたので、両列のヒートバイブ３Ｋ。
３Ａは放熱量で０．０７／ ０．０５ ＝ １．４倍の
アンバランスが生じていた。一方、第１図の実施例では
、ヒートパイプ３０は、カソードＩＫ側に２個、アノー
ドＩＡ側に３個配列したので、両列のヒートバイブ３０
Ｋ。
アンバランスが生じていた。一方、第１図の実施例では
、ヒートパイプ３０は、カソードＩＫ側に２個、アノー
ドＩＡ側に３個配列したので、両列のヒートバイブ３０
Ｋ。
３０Ａは放熱量で
（０，０７／３） ／ （０，０５／２） ＝ ０．９
３倍のアンバランス分しか生じないことになり、第２図
の従来の装置におけるカソードＩＫに近接する列のヒー
トパイプ３Ｋを１本減らしたとしても冷却性能は従来の
装置と比べてほとんど損なわれないことになる。
３倍のアンバランス分しか生じないことになり、第２図
の従来の装置におけるカソードＩＫに近接する列のヒー
トパイプ３Ｋを１本減らしたとしても冷却性能は従来の
装置と比べてほとんど損なわれないことになる。
この発明は前述のように、ＧＴＯサイリスタ素子のアノ
ード側とカソード側の熱抵抗の比に逆比例するように、
カソード側よりもアノード側に多く配置したので、それ
ぞれのヒートバイブの放熱量がほぼ均等な冷却構造を提
供することができ、さらにヒートパイプの数を少なくす
ることができるという効果が得られ、これに伴い半導体
変換装置全体の軽量化や経済性の確保がなされる。
ード側とカソード側の熱抵抗の比に逆比例するように、
カソード側よりもアノード側に多く配置したので、それ
ぞれのヒートバイブの放熱量がほぼ均等な冷却構造を提
供することができ、さらにヒートパイプの数を少なくす
ることができるという効果が得られ、これに伴い半導体
変換装置全体の軽量化や経済性の確保がなされる。
第１図はこの発明の実施例にかかる半導体変換装置の構
成を示す断面図、第２図は従来の半導体変換装置の構成
例を示す断面図、第３図は第２図におけるＡ方向より見
た側面図、第４図はヒートパイプが熱を移動させる原理
を説明するための断面図、第５図はＧＴＯサイリスタ素
子の熱抵抗を示す特性線図である。
成を示す断面図、第２図は従来の半導体変換装置の構成
例を示す断面図、第３図は第２図におけるＡ方向より見
た側面図、第４図はヒートパイプが熱を移動させる原理
を説明するための断面図、第５図はＧＴＯサイリスタ素
子の熱抵抗を示す特性線図である。
Claims (1)
- １）ＧＴＯサイリスタ素子と金属ブロックとを交互に積
み重ねて半導体変換装置を構成し、前記金属ブロックに
複数個のヒートパイプのそれぞれの吸熱部を埋設したも
のにおいて、ＧＴＯサイリスタ素子のアノード側とカソ
ード側の熱抵抗の比に逆比例するように、カソード側よ
りもアノード側に多く前記ヒートパイプを配設してなる
ことを特徴とする半導体変換装置の冷却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28677289A JPH03148160A (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | 半導体変換装置の冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28677289A JPH03148160A (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | 半導体変換装置の冷却構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03148160A true JPH03148160A (ja) | 1991-06-24 |
Family
ID=17708849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28677289A Pending JPH03148160A (ja) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | 半導体変換装置の冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03148160A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7090001B2 (en) * | 2003-01-31 | 2006-08-15 | Cooligy, Inc. | Optimized multiple heat pipe blocks for electronics cooling |
| JP2008311282A (ja) * | 2007-06-12 | 2008-12-25 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | ヒートパイプ式冷却器 |
| JP2012114466A (ja) * | 2012-03-09 | 2012-06-14 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | ヒートパイプ式冷却器 |
-
1989
- 1989-11-02 JP JP28677289A patent/JPH03148160A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7090001B2 (en) * | 2003-01-31 | 2006-08-15 | Cooligy, Inc. | Optimized multiple heat pipe blocks for electronics cooling |
| JP2008311282A (ja) * | 2007-06-12 | 2008-12-25 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | ヒートパイプ式冷却器 |
| JP2012114466A (ja) * | 2012-03-09 | 2012-06-14 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | ヒートパイプ式冷却器 |
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