JPH0727996B2 - 冷却装置付半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電気車などに搭載された制御装置に装着さ
れた冷却装置付半導体装置に関し、特にヒートパイプの
貫通部を封止した改良にかかわる。

〔従来の技術〕

半導体素子を用いた整流器，チヨツパ，インバータなど
の冷却装置付半導体装置の公知技術として、実開昭62-8
9148号公報に示されたものがある。第５図及び第６図は
これに類する従来の冷却装置付半導体装置を示す、一部
断面した側面図及び平面断面図である。１は例えばダイ
オードなど複数の半導体素子、２はこれらの半導体素子
と交互に重ねられ接触する金属ブロツクで、熱伝達と導
電とを兼ねている。金属ブロツク２から複数本（図では
３本）宛のヒートパイプ３が出され、放熱フイン４が設
けられていて冷却装置をなしている。半導体素子１と金
属ブロツク２とは中心部に位置合せピン５がはめられて
いる。６は両端の金属ブロツク２に当てられた絶縁板
で、絶縁がいしなどからなる。７は両端の絶縁板６に当
てられたスペーサで、座金などからなる。８及び９は両
端に配された端板で、４本の支柱10が四隅に通されてナ
ツト11に締付けられ、所定の間隔に保持されている。12
は皿ばね、13は端板８にねじ通しされ、各半導体素子１
と金属ブロツク２とに所定の接触圧を加える締付けボル
ト、14は上記組立体の端板8,9をボルト15により取付け
た取付板で、長手方向に２分割されてあり、双方の合せ
面が密接されており、各ヒートパイプ３を通す貫通穴14
aが設けられている。こうして、取付板14に取付けられ
た冷却装置付半導体装置16が構成されている。

上記半導体装置16において、半導体素子１が故障して取
替える場合は、第７図に示すようにする。締付けボルト
13を緩め、金属ブロツク２をピン５が半導体素子１から
外れる程度の間隔Ａに広げ、半導体素子１を矢印方向に
取出し、新しい半導体素子１をはめ込み、締付けボルト
13を締付ける。Ｂは半導体素子１を両側から挾付けた状
態の両金属ブロツク２の間隔（半導体素子１の厚さ）を
示す。このように、貫通穴14aは、半導体素子１の取替
えの際にヒートパイプ３がずらされるように大きくして
ある。

上記半導体装置16を収容した制御装置を搭載した電気車
を、第８図及び第９図に要部の側面図及び正面断面図で
示す。電気車25の車体の床下部に制御装置箱17が取付け
られている。

この制御装置箱17には、第10図に示すように、制御装置
の各種電機品が収容されている。半導体装置16が取付板
14により箱17にボルト18で取付けられている。19は電気
部品、20は電子機器、21は回路配線、22は端子台、23は
引出線押え、24は点検カバーである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来の冷却装置付半導体装置では、制御装
置箱17内に実装して使用の場合、半導体素子１部は内蔵
しており、ヒートパイプ３は外部に露出して放熱効果を
上げている。取付板14にはヒートパイプ３を通し、か
つ、半導体素子１の取替えの際ヒートパイプ３を移動す
るための余裕をもたせた大きさの貫通穴14aを設けてあ
る。このため、外部からじんあいや雨水の浸入があり、
制御装置箱17に収納している機器の絶縁強化を要し、か
つ、清掃手入作業を頻繁に行う必要があるなどの問題点
があつた。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、取付板の貫通穴部でヒートパイプを封止し、
外部からのじんあい、雨水の浸入を防止するとともに、
半導体素子の取替えに際しては、ヒートパイプが貫通穴
内でずらされるようにし、内部機器の絶縁低下が防が
れ、所要絶縁間隔が短縮できる冷却装置付半導体装置を
得ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明にかかる冷却装置付半導体装置は、取付板の貫
通穴部にヒートパイプとの間に介在し、封止する可とう
封止体を装着したものである。

〔作用〕

この発明においては、取付板の貫通穴にヒートパイプと
の間に可とう封止体が装着されており、外部からのじん
あいや、雨水の浸入が防止され、かつ、半導体素子の取
替えの際は、可とう封止体を装着したままヒートパイプ
が貫通穴内を支障なく移動される。

〔実施例〕

第１図及び第２図はこの発明による冷却装置付半導体装
置の一実施例を示す一部断面した側面図及び正面図であ
り、１〜15,14aは上記従来装置と同一のものである。30
は冷却装置付半導体装置で、次のように取付板14の貫通
穴14a部を封止している。31はベローズが形成されたゴ
ム材からなる可とう封止体で、一端のつば部が取付板14
の貫通穴14aに接着剤などで接合され、他端部がヒート
パイプ３に密接してはめられている。

この可とう封止体31を、第３図（ａ）及び（ｂ）に平面
図及び一部断面した正面図で示す。

上記一実施例の半導体装置30は、上記従来装置と同様に
第10図に示す制御装置箱17に取付板14の取付けにより装
着される。取付板14の貫通穴14a部において、ヒートパ
イプ３は可とう封止体31の介在により封止され、箱17内
は外部から封鎖される。

半導体素子１が故障し交換する場合は、第４図に示すよ
うに、締付けボルト13を緩め、金属ブロツク２を他の金
属ブロツク２との間隔Ａを拡げ、故障の半導体素子１を
矢印のように取出し、新しいものと取替える。このと
き、ヒートパイプ３は貫通穴14a内を移動するが、可と
う封止体31が自在にたわむことにより支障はない。

なお、上記実施例では、金属ブロツク２は半導体素子１
の電極に直接接触しているため、ヒートパイプ３は電位
をもつているので、可とう封止体31は絶縁のためゴム材
を用いている。しかし、金属ブロツク２と半導体素子１
との間に熱伝達良好な電気的絶縁物（例えば窒化アルミ
ニウム板）を介して組合せ、金属ブロツク２をアース電
位として使用する場合は、可とう封止体には、薄金属材
を用い、ベローズなどを設けて可とうに形成したものに
してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、取付板の貫通穴部と
ヒートパイプとの間を可とう封止体を介在させて封止し
たので、制御装置箱内への外部からのじんあいや雨水な
どの浸入が防止され、絶縁低下がなくされる。これによ
り、従来装置より絶縁間隔が短縮でき制御装置を小さく
することができる。また、清掃手入れ作業の回数が少な
くされ、信頼性が高められる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はこの発明による冷却装置付半導体装
置の一実施例を示す一部断面した側面図及び正面図、第
３図（ａ）及び（ｂ）は第２図の可とう封止体の平面図
及び一半部を断面にした正面図、第４図は第１図の装置
の半導体素子を取替える状態を示す一部断面した側面
図、第５図は従来の冷却装置付半導体装置を示す一部断
面した側面図、第６図は第５図のVI−VI線における断面
図、第７図は第５図の装置の半導体素子を取替える状態
を示す一部断面した側面図、第８図は電気車の側面図、
第９図は第８図のIX−IX線における断面図、第10図は第
９図の制御装置箱の断面図である。 １…半導体素子、２…金属ブロツク、３…ヒートパイ
プ、４…放熱フイン、６…絶縁板、8,9…端板、10…支
柱、12…皿ばね、13…締付けボルト、14…取付板、14a
…貫通穴、30…冷却装置付半導体装置、31…可とう封止
体。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体素子と金属ブロツクとが交互に重ね
   られ、両端に絶縁板を介し両側一対の端板に受けられ弾
   性押圧保持されており、上記金属ブロツクからヒートパ
   イプが出されていて、このヒートパイプには放熱フイン
   が設けられてあり、上記両端板を取付板に取付けてお
   り、この取付板には上記ヒートパイプを通す貫通穴が設
   けられた冷却装置付半導体装置において、上記貫通穴と
   ヒートパイプ間に装着され、ヒートパイプを貫通穴内で
   可動に封止する可とう封止体を備えた冷却装置付半導体
   装置。