JPH07326695A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JPH07326695A
JPH07326695A JP6118899A JP11889994A JPH07326695A JP H07326695 A JPH07326695 A JP H07326695A JP 6118899 A JP6118899 A JP 6118899A JP 11889994 A JP11889994 A JP 11889994A JP H07326695 A JPH07326695 A JP H07326695A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
semiconductor device
heat dissipation
semiconductor substrate
metal body
Prior art date
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Pending
Application number
JP6118899A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshitada Yoneda
良忠 米田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP6118899A priority Critical patent/JPH07326695A/en
Publication of JPH07326695A publication Critical patent/JPH07326695A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To more efficiently cool a semiconductor substrate. CONSTITUTION:A heat conducting body 21 is composed of such a metal as copper, and conducts the heat from an upper metallic body 5 to a heat sink 13. Therefore, the heat loss conducted to a metallic electrode 3 which is in contact with a semiconductor substrate is nearly evenly dispersed to both the upper metallic body 5 and a lower metallic body 6 without bias, because the heat loss is conducted to the heat sink 13 not only from the lower metallic body 6, but also from the upper metallic body 5. Consequently, the cooling efficiency of the semiconductor substrate is remarkably improved and, at the same time, the temperature distribution in the direction along the main surface of the semiconductor substrate is uniformized. Accordingly, a small-sized semiconductor element which can handle a large current and have excellent characteristics can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、大電力用として特に
好適な半導体装置およびこの半導体装置を複数個備える
複合半導体装置に関し、特にそれら放熱効率の改良に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device particularly suitable for high power and a composite semiconductor device including a plurality of such semiconductor devices, and more particularly to improvement of heat dissipation efficiency thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】大電流容量のダイオード、サイリスタな
ど、損失熱の大きい大電力用の半導体装置において、半
導体基板を金属ケース内に電気絶縁を保ちつつ収納した
構造のものが近年において登場している。この種の半導
体装置では、金属ケースに放熱器を取り付けることによ
って、半導体基板に生じる損失熱を容易に外部へ放散す
ることができるという利点がある。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices for large power consumption, such as diodes with large current capacity and thyristors, which have large heat loss, have been introduced in recent years having a structure in which a semiconductor substrate is housed in a metal case while maintaining electrical insulation. . This type of semiconductor device has an advantage that the heat loss generated in the semiconductor substrate can be easily dissipated to the outside by attaching the radiator to the metal case.

【0003】図8は、この種の半導体装置の一例である
特公昭63-34625号公報に開示される装置の側面断面図で
ある。また、図9は、図8に示される半導体装置のA−
A切断線に沿った正面断面図である。この半導体装置1
00は、大電流容量のダイオードであり、ダイオード素
子を構成する半導体基板1と、その両主面にそれぞれ圧
接する金属電極3、2とが、金属ブロック4に収納され
た構造をなしている。金属ブロック4の底面には、半導
体基板1で生じた損失熱を大気へ放散するためのフィン
状の放熱器13が取り付けられている。
FIG. 8 is a side sectional view of a device disclosed in Japanese Patent Publication No. 63-34625, which is an example of this type of semiconductor device. 9 is a cross sectional view of the semiconductor device shown in FIG.
It is a front sectional view along the A section line. This semiconductor device 1
Reference numeral 00 denotes a diode with a large current capacity, which has a structure in which a semiconductor substrate 1 which constitutes a diode element and metal electrodes 3 and 2 which are in pressure contact with both main surfaces thereof are housed in a metal block 4. A fin-shaped radiator 13 for dissipating the heat loss generated in the semiconductor substrate 1 to the atmosphere is attached to the bottom surface of the metal block 4.

【0004】半導体基板1は円盤状であり、これに圧接
する金属電極2、3はいずれも略円柱状に形成されると
ともに、それらの側面頂部にはそれぞれ端子2a、3a
が一体的に取り付けられている。半導体基板1の1つの
主面にはアノード電極が形成されており、他方の主面に
はカソード電極が形成されている。そして、金属電極2
はアノード電極と電気的に接触し、金属電極3はカソー
ド電極と接触している。 金属ブロック4は、断面半円
状の凹部が形成された上部金属体5および下部金属体6
を、おのおのの凹部が対向するように互いに締結するこ
とによって構成されている。それらの凹部によって形成
された断面円形の中空部内に、半導体基板1、金属電極
2、3が収納されている。
The semiconductor substrate 1 has a disk shape, and the metal electrodes 2 and 3 pressed against the disk are formed in a substantially columnar shape, and terminals 2a and 3a are provided on the tops of the side surfaces thereof, respectively.
Are attached integrally. An anode electrode is formed on one main surface of the semiconductor substrate 1, and a cathode electrode is formed on the other main surface. And the metal electrode 2
Is in electrical contact with the anode electrode, and the metal electrode 3 is in contact with the cathode electrode. The metal block 4 includes an upper metal body 5 and a lower metal body 6 each having a recess having a semicircular cross section.
Are fastened to each other so that the respective concave portions face each other. The semiconductor substrate 1 and the metal electrodes 2 and 3 are housed in a hollow portion having a circular cross section formed by these recesses.

【0005】なお、金属電極2、3と、上部金属体5、
下部金属体6との間には、絶縁体7、8が介挿されてい
る。電気絶縁性のシート状樹脂で構成される絶縁体7
は、金属電極2、3の側面を包囲するように配設される
ことによって、それら側面と上部金属体5、下部金属体
6における凹部の内壁面との間を電気的に絶縁する。一
方、電気絶縁性の円筒状樹脂で構成される絶縁体8は、
端子2a、3aの側面を包囲するように設置され、これ
ら側面と上部金属体5との間を電気的に絶縁する。
The metal electrodes 2, 3 and the upper metal body 5,
Insulators 7 and 8 are interposed between the lower metal body 6 and the lower metal body 6. Insulator 7 made of electrically insulating sheet resin
Are arranged so as to surround the side surfaces of the metal electrodes 2 and 3, so that the side surfaces are electrically insulated from the inner wall surfaces of the recesses in the upper metal body 5 and the lower metal body 6. On the other hand, the insulator 8 made of electrically insulating cylindrical resin is
It is installed so as to surround the side surfaces of the terminals 2a and 3a, and electrically insulates these side surfaces from the upper metal body 5.

【0006】また、金属ブロック4の両端の開口部は支
持板9によって閉塞されている。この支持板9は、その
外周部に設けられたフランジ部を上部金属体5と下部金
属体6の各々の内周溝10へ嵌入することによって、金
属ブロック4に対して固定されている。そして、この支
持板9と金属電極2、3との間には、これらの金属電極
2、3を半導体基板1へと押圧するための皿バネ11が
介挿されている。さらに、皿バネ11と金属電極2、3
との間には、電気絶縁性の板状の樹脂で構成される絶縁
体12が介挿されている。皿バネ11の弾性力の大きさ
は、金属電極2、3が規定の圧力をもって半導体基板1
を押圧するように設定されている。
The openings at both ends of the metal block 4 are closed by support plates 9. The supporting plate 9 is fixed to the metal block 4 by fitting a flange portion provided on the outer peripheral portion thereof into the inner peripheral groove 10 of each of the upper metal body 5 and the lower metal body 6. A disc spring 11 for pressing the metal electrodes 2, 3 toward the semiconductor substrate 1 is interposed between the support plate 9 and the metal electrodes 2, 3. Further, the disc spring 11 and the metal electrodes 2, 3
An insulator 12 made of an electrically insulating plate-shaped resin is interposed between and. The magnitude of the elastic force of the disc spring 11 is such that the metal electrodes 2 and 3 have a prescribed pressure and the semiconductor substrate 1
Is set to press.

【0007】放熱器13は、下部金属体6の下面6aに
密着した状態で金属ブロック4に固定されている。
The radiator 13 is fixed to the metal block 4 in close contact with the lower surface 6a of the lower metal body 6.

【0008】以上のように構成される半導体装置100
では、端子2aから端子3aへと順方向電流が流れ、逆
方向の電流を阻止するダイオードとして動作する。すな
わち、外部装置によって供給される順方向電流は、端子
2aから入り、金属電極2から半導体基板1、金属電極
3へと流れ、さらに、端子3aから出て行く。順方向電
流が流れるのにともなって、半導体基板1では損失熱が
発生する。
The semiconductor device 100 configured as described above.
Then, a forward current flows from the terminal 2a to the terminal 3a, and the diode operates as a diode that blocks a reverse current. That is, the forward current supplied by the external device enters from the terminal 2a, flows from the metal electrode 2 to the semiconductor substrate 1 and the metal electrode 3, and further exits from the terminal 3a. Heat loss is generated in the semiconductor substrate 1 as the forward current flows.

【0009】この損失熱は、図8および図9において矢
印で示すように、接触面を通じて金属電極2、3へと伝
えられ、さらに、絶縁体7を通って上部金属体5と下部
金属体6とに伝えられる。そして、その熱は下部金属体
6から放熱器13へと伝わり、さらに、放熱器13の外
表面から大気中へと放散される。このように、半導体基
板1で発生した損失熱が装置各部を伝導し、最終的に放
熱器13から大気中へと放散されることによって、半導
体基板1の冷却が行われる。
This heat loss is transmitted to the metal electrodes 2 and 3 through the contact surfaces as shown by the arrows in FIGS. 8 and 9, and further passes through the insulator 7 to the upper metal body 5 and the lower metal body 6. To be told. Then, the heat is transmitted from the lower metal body 6 to the radiator 13 and further dissipated from the outer surface of the radiator 13 into the atmosphere. In this way, the heat loss generated in the semiconductor substrate 1 is conducted through each part of the device and finally dissipated from the radiator 13 into the atmosphere, whereby the semiconductor substrate 1 is cooled.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ように構成される従来の半導体装置100では、半導体
基板1の冷却効率が不十分であるという問題点があっ
た。すなわち、半導体基板1において発生する損失熱が
放熱器13へと伝わる経路において、下部金属体6から
放熱器13への熱伝導は、十分に効率よく行われるのに
反して、上部金属体5から放熱器13への熱伝導は効率
よく行われなかった。このことは、下部金属体6とは異
なり、上部金属体5が放熱器13に接触していないこと
に由来する。
However, the conventional semiconductor device 100 configured as described above has a problem that the cooling efficiency of the semiconductor substrate 1 is insufficient. That is, in the path through which the heat loss generated in the semiconductor substrate 1 is transmitted to the radiator 13, heat conduction from the lower metal body 6 to the radiator 13 is sufficiently efficient, while the heat conduction from the upper metal body 5 is performed. The heat conduction to the radiator 13 was not performed efficiently. This is because, unlike the lower metal body 6, the upper metal body 5 is not in contact with the radiator 13.

【0011】上部金属体5と放熱器13とが接触してい
ないために、上部金属体5へ伝わった損失熱は、一旦、
下部金属体6へと伝わり、下部金属体6を通じて放熱器
13へと伝わらざるを得ない。しかも、上部金属体5と
下部金属体6の合わせ面には、半導体装置100の製造
工程上の制約から、不可避的に幅0.2mm〜0.5mm程度の間
隙14が存在するために、上部金属体5から下部金属体
6への熱の伝達は良好には行われない。
Since the upper metal body 5 and the radiator 13 are not in contact with each other, the heat loss transferred to the upper metal body 5 is temporarily
It is inevitably transmitted to the lower metal body 6 and then to the radiator 13 through the lower metal body 6. In addition, a gap 14 having a width of about 0.2 mm to 0.5 mm is unavoidably present on the mating surface of the upper metal body 5 and the lower metal body 6 due to restrictions in the manufacturing process of the semiconductor device 100. The heat transfer from 5 to the lower metal body 6 is not good.

【0012】図10に半導体装置100の組立工程を示
す。図10の工程図に示すように、金属電極2、3を金
属ブロック4の中に収納するには、下部金属体6の凹部
にシート状の絶縁体7を敷き、その上から金属電極2、
3を挿入する。その後、絶縁体7を金属電極2、3の側
面に巻き付けた状態で上部金属体5を上方から降ろし、
上部金属体5と下部金属体6とを締結する。このとき
に、上部金属体5と下部金属体6との間には一定の間隙
が残るように、上部金属体5および下部金属体6の寸法
があらかじめ設定される。
FIG. 10 shows an assembly process of the semiconductor device 100. As shown in the process diagram of FIG. 10, in order to store the metal electrodes 2 and 3 in the metal block 4, a sheet-shaped insulator 7 is laid in the recess of the lower metal body 6, and the metal electrode 2 and
Insert 3. After that, with the insulator 7 wound around the side surfaces of the metal electrodes 2 and 3, the upper metal body 5 is lowered from above,
The upper metal body 5 and the lower metal body 6 are fastened. At this time, the dimensions of the upper metal body 5 and the lower metal body 6 are set in advance so that a certain gap remains between the upper metal body 5 and the lower metal body 6.

【0013】すなわち、上部金属体5と下部金属体6
は、金属電極2、3を押圧する状態で互いに締結され
る。このことによって、金属電極2、3と上部金属体5
および下部金属体6との間の良好な熱伝導性が保証され
る。このようにして形成される間隙14には、水分等が
内部に侵入するのを防ぐ目的で、シリコーンゴム等の充
填材が充填される。
That is, the upper metal body 5 and the lower metal body 6
Are fastened to each other while pressing the metal electrodes 2 and 3. As a result, the metal electrodes 2 and 3 and the upper metal body 5 are
Good thermal conductivity between the and lower metal body 6 is ensured. The gap 14 thus formed is filled with a filler such as silicone rubber for the purpose of preventing moisture or the like from entering the inside.

【0014】もしも間隙14を残さずに上部金属体5と
下部金属体6とが互いに当接するように締結されるなら
ば、上部金属体5および下部金属体6の凹部と、金属電
極2、3の側面との間のわずかな寸法誤差によって、金
属電極2、3と上部金属体5および下部金属体6との間
の接触が不良となる。すなわち、それらの間の良好な熱
伝導性が保証されない。このように、間隙14は半導体
装置100には不可欠の要素である。
If the upper metal body 5 and the lower metal body 6 are fastened so as to abut each other without leaving the gap 14, the concave portions of the upper metal body 5 and the lower metal body 6 and the metal electrodes 2, 3 are formed. Due to a slight dimensional error between the metal electrodes 2 and 3 and the upper metal body 5 and the lower metal body 6, the contact between the metal electrodes 2 and 3 becomes poor. That is, good thermal conductivity between them is not guaranteed. As described above, the gap 14 is an essential element in the semiconductor device 100.

【0015】したがって、図8および図9に矢印で示し
たように、損失熱の流れは、金属電極2、3の中で一様
ではなく、専ら下部金属体6へと向かうように偏る。こ
のために、半導体装置100では、半導体基板1の冷却
効率が十分には得られなかった。半導体基板1の冷却が
十分に行われなければ、半導体基板1の過度な温度上昇
を招く。そして、その温度が半導体基板1の接合部に固
有の許容温度を超えると、半導体基板1が正常に動作し
なくなるとともに、永久に使用不能となる場合がある。
Therefore, as shown by the arrows in FIGS. 8 and 9, the flow of loss heat is not uniform in the metal electrodes 2 and 3, but is biased toward the lower metal body 6. Therefore, in the semiconductor device 100, the cooling efficiency of the semiconductor substrate 1 was not sufficiently obtained. If the semiconductor substrate 1 is not cooled sufficiently, the temperature of the semiconductor substrate 1 will rise excessively. When the temperature exceeds the allowable temperature peculiar to the joint portion of the semiconductor substrate 1, the semiconductor substrate 1 may not operate normally and may be permanently unusable.

【0016】半導体装置100では、このような動作不
良、損傷等を防ぐために、所定の電流定格に対して、そ
の外形寸法を大きくする必要があった。あるいは、所定
の外形寸法に対して、半導体装置100の電流定格が低
く抑えられる必要があった。
In order to prevent such malfunctions and damages in the semiconductor device 100, it is necessary to increase the outer dimensions of the semiconductor device 100 with respect to a predetermined current rating. Alternatively, it is necessary to keep the current rating of the semiconductor device 100 low for a given external dimension.

【0017】この発明は、従来の装置における上記のよ
うな問題点を解消するためになされたもので、冷却効率
を高めることによって、小型で大電流を取扱い得る半導
体装置、ならびにこの半導体装置を複数個備える複合半
導体装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems in the conventional device, and by increasing the cooling efficiency, a small semiconductor device capable of handling a large current, and a plurality of such semiconductor devices. It is an object of the present invention to provide a composite semiconductor device including a plurality of semiconductor devices.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】この発明にかかる請求項
1に記載の半導体装置は、半導体素子が形成されている
半導体基板の両主面を挟むように、2個の主電極の端面
が当該両主面の一方と他方とにそれぞれ圧接しており、
凹部が形成された第1および第2放熱ブロックが、おの
おのの凹部が対向するように互いに組合わさることによ
って形成される中空部内に、前記半導体基板並びに前記
2個の主電極が収納されており、しかも、前記第1およ
び第2放熱ブロックは、電気絶縁体を介して前記2個の
主電極の側面を互いに反対側から挟むように当該側面に
圧接しており、前記第1放熱ブロックからは前記各主電
極に電気的につながる端子が露出しており、前記第2放
熱ブロックには熱を外部へ放散するための放熱手段が取
り付けられている半導体装置において、前記第1放熱ブ
ロックと前記放熱手段とに結合し、前記第1放熱ブロッ
クから前記放熱手段へと熱を伝える熱移送手段が設けら
れていることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device in which end faces of two main electrodes are arranged so as to sandwich both main faces of a semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed. Pressed against one and the other of both main surfaces,
The semiconductor substrate and the two main electrodes are housed in a hollow portion formed by assembling the first and second heat radiating blocks having the recesses so that the recesses face each other. Moreover, the first and second heat radiating blocks are in pressure contact with the side faces of the two main electrodes so as to sandwich the side faces of the two main electrodes from opposite sides via an electric insulator, and from the first heat radiating block, In a semiconductor device in which a terminal electrically connected to each main electrode is exposed and a heat radiating means for radiating heat to the outside is attached to the second heat radiating block, the first heat radiating block and the heat radiating means are provided. And heat transfer means for transmitting heat from the first heat dissipation block to the heat dissipation means.

【0019】この発明にかかる請求項2に記載の半導体
装置は、半導体素子が形成されている半導体基板の両主
面を挟むように、2個の主電極の端面が当該両主面の一
方と他方とにそれぞれ圧接しており、凹部が形成された
第1および第2放熱ブロックが、おのおのの凹部が対向
するように互いに組合わさることによって形成される中
空部内に、前記半導体基板並びに前記2個の主電極が収
納されており、しかも、前記第1および第2放熱ブロッ
クは、電気絶縁体を介して前記2個の主電極の側面を互
いに反対側から挟むように当該側面に圧接しており、前
記第1放熱ブロックからは前記各主電極に電気的につな
がる端子が露出しており、前記第2放熱ブロックには熱
を外部へ放散するための放熱手段が取り付けられている
半導体装置において、前記第1放熱ブロックと前記第2
放熱ブロックとに結合し、前記第1放熱ブロックから前
記第2放熱ブロックへと熱を伝える熱移送手段が設けら
れていることを特徴とする。
In a semiconductor device according to a second aspect of the present invention, the end faces of the two main electrodes are arranged so as to sandwich one of the two main surfaces of the semiconductor substrate on which the semiconductor element is formed. The semiconductor substrate and the two pieces are provided in a hollow portion formed by assembling the first and second heat dissipation blocks, each of which is in pressure contact with the other and in which a recess is formed, so that the recesses face each other. The main electrodes are housed, and the first and second heat dissipation blocks are pressed against the side surfaces of the two main electrodes so as to sandwich the side surfaces of the two main electrodes from opposite sides via an electric insulator. In the semiconductor device in which terminals electrically connected to the respective main electrodes are exposed from the first heat dissipation block, and heat dissipation means for dissipating heat to the outside is attached to the second heat dissipation block. The said first heat sink block second
It is characterized in that heat transfer means is provided which is coupled to the heat dissipation block and transfers heat from the first heat dissipation block to the second heat dissipation block.

【0020】この発明にかかる請求項3に記載の半導体
装置は、請求項1または請求項2に記載の半導体装置に
おいて、前記熱移送手段が実質的に金属からなる板状の
熱伝導体であることを特徴とする。
A semiconductor device according to a third aspect of the present invention is the semiconductor device according to the first or second aspect, wherein the heat transfer means is a plate-shaped heat conductor substantially made of metal. It is characterized by

【0021】この発明にかかる請求項4に記載の半導体
装置は、請求項1または請求項2に記載の半導体装置に
おいて、前記熱移送手段がヒートパイプを備えることを
特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor device according to the first or second aspect, wherein the heat transfer means comprises a heat pipe.

【0022】この発明にかかる請求項5に記載の複合半
導体装置は、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載
の半導体装置を複数個備えるとともに、前記放熱手段が
これらの半導体装置の間で共通化されており、しかも、
当該放熱手段がヒートパイプを備えることを特徴とす
る。
A composite semiconductor device according to a fifth aspect of the present invention includes a plurality of semiconductor devices according to any one of the first to fourth aspects, and the heat radiation means is provided between these semiconductor devices. It is common, and moreover,
It is characterized in that the heat radiation means comprises a heat pipe.

【0023】[0023]

【作用】[Action]

<請求項1に記載の発明の作用>この発明の半導体装置
では、半導体基板などにおいて発生する損失熱は、2つ
の主電極から電気絶縁体を通って第1および第2放熱ブ
ロックへと伝えられる。そして、第2放熱ブロックへ伝
わった損失熱は放熱手段へと伝わり、さらに、放熱手段
を通じて外部へと放散される。それと同時に、第1放熱
ブロックへ伝わった損失熱は、熱移送手段を通じて放熱
手段へと伝わり、外部へと放散される。
<Operation of the Invention According to Claim 1> In the semiconductor device of the present invention, the heat loss generated in the semiconductor substrate or the like is transmitted from the two main electrodes to the first and second heat dissipation blocks through the electrical insulator. . Then, the heat loss transmitted to the second heat dissipation block is transmitted to the heat dissipation means and further dissipated to the outside through the heat dissipation means. At the same time, the heat loss transferred to the first heat dissipation block is transferred to the heat dissipation means through the heat transfer means and is dissipated to the outside.

【0024】すなわちこの半導体装置では、熱移送手段
が設けられることによって、第1放熱ブロックへ伝わっ
た損失熱も、第2放熱ブロックへ伝わった損失熱と同様
に、放熱手段へ効率よく伝達され、放熱手段を通じて外
部へと放散される。このため、損失熱は、2つの主電極
の中で、第1放熱ブロックおよび第2放熱ブロックの双
方へと向かうように略均一に偏りなく分散して流れる。
That is, in this semiconductor device, since the heat transfer means is provided, the heat loss transferred to the first heat dissipation block is efficiently transferred to the heat dissipation means in the same manner as the heat loss transferred to the second heat dissipation block. It is dissipated to the outside through the heat dissipation means. Therefore, the heat loss disperses and flows in the two main electrodes toward both the first heat dissipation block and the second heat dissipation block substantially evenly and evenly.

【0025】<請求項2に記載の発明の作用>この発明
の半導体装置では、半導体基板などにおいて発生する損
失熱は、2つの主電極から電気絶縁体を通って第1およ
び第2放熱ブロックへと伝えられる。そして、第2放熱
ブロックへ伝わった損失熱は放熱手段へと伝わり、さら
に、放熱手段を通じて外部へと放散される。それと同時
に、第1放熱ブロックへ伝わった損失熱は、熱移送手段
を通じて一旦第2放熱ブロックへと伝わり、さらに、第
2放熱ブロックから放熱手段へと伝わり、外部へと放散
される。
<Operation of the Invention According to Claim 2> In the semiconductor device of the present invention, the heat loss generated in the semiconductor substrate or the like is passed from the two main electrodes to the first and second heat dissipation blocks through the electrical insulator. Is transmitted. Then, the heat loss transmitted to the second heat dissipation block is transmitted to the heat dissipation means and further dissipated to the outside through the heat dissipation means. At the same time, the heat loss transferred to the first heat dissipation block is once transferred to the second heat dissipation block through the heat transfer means, further transferred from the second heat dissipation block to the heat dissipation means, and dissipated to the outside.

【0026】すなわちこの半導体装置では、熱移送手段
が設けられることによって、第1放熱ブロックへ伝わっ
た損失熱も、第2放熱ブロックを通じて放熱手段へ伝達
され、放熱手段を通じて外部へと放散される。このた
め、2つの主電極における損失熱は、第2放熱ブロック
へと向かうだけでなく、その相当部分が第1放熱ブロッ
クへと向かうように分散して流れる。
That is, in this semiconductor device, since the heat transfer means is provided, the heat loss transferred to the first heat dissipation block is also transferred to the heat dissipation means through the second heat dissipation block and is dissipated to the outside through the heat dissipation means. For this reason, the heat loss in the two main electrodes disperses and flows not only toward the second heat dissipation block but also a considerable portion toward the first heat dissipation block.

【0027】<請求項3に記載の発明の作用>この発明
の半導体装置では、熱移送手段が実質的に金属からなる
熱伝導体であるので、熱伝導によって第1放熱ブロック
の熱が放熱手段または第2放熱ブロックへと伝えられ
る。また、熱移送手段は実質的に金属からなるとととも
に板状であるために、熱移送手段が簡単にかつ安価に得
られる。
<Operation of the Invention of Claim 3> In the semiconductor device of the present invention, since the heat transfer means is a heat conductor substantially made of metal, the heat of the first heat radiation block is radiated by heat conduction. Or it is transmitted to the second heat dissipation block. Further, since the heat transfer means is substantially made of metal and has a plate shape, the heat transfer means can be easily obtained at low cost.

【0028】<請求項4に記載の発明の作用>この発明
の半導体装置では、熱移送手段がヒートパイプを備える
ので、第1放熱ブロックにおける大量の熱が放熱手段ま
たは第2放熱ブロックへと効率よく伝えられる。
<Operation of the Invention According to Claim 4> In the semiconductor device of the present invention, since the heat transfer means includes the heat pipe, a large amount of heat in the first heat dissipation block is efficiently transferred to the heat dissipation means or the second heat dissipation block. Well communicated.

【0029】<請求項5に記載の発明の作用>この発明
の複合半導体装置では、放熱手段が複数の半導体装置の
間で共通化されるので、複数の半導体装置を備える複合
半導体装置が簡単に構成される。しかも、放熱手段がヒ
ートパイプを備えるので、複数の半導体装置から放熱手
段へ伝わった大量の損失熱が、外部へと効率よく放散さ
れる。
<Operation of the Invention According to Claim 5> In the composite semiconductor device of the present invention, since the heat dissipation means is shared by the plurality of semiconductor devices, a composite semiconductor device having a plurality of semiconductor devices can be easily provided. Composed. Moreover, since the heat radiating means includes the heat pipe, a large amount of heat loss transferred from the plurality of semiconductor devices to the heat radiating means is efficiently dissipated to the outside.

【0030】[0030]

【実施例】【Example】

<1.第1実施例>はじめに、第1実施例の半導体装置
について説明する。図1は、この実施例の半導体装置の
側面断面図である。また、図2は、図1に示される半導
体装置のB−B切断線に沿った正面断面図である。ま
た、図3は同一の半導体装置の部分切断斜視図である。
なお、以下の図において、図8〜図10に示した従来の
半導体装置100と同一部分には同一符号を付して、そ
の詳細な説明を略する。
<1. First Embodiment> First, a semiconductor device of the first embodiment will be described. FIG. 1 is a side sectional view of the semiconductor device of this embodiment. 2 is a front sectional view of the semiconductor device shown in FIG. 1 taken along the line BB. 3 is a partially cutaway perspective view of the same semiconductor device.
In the following figures, the same parts as those of the conventional semiconductor device 100 shown in FIGS. 8 to 10 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0031】この半導体装置101は、半導体装置10
0と同じく大電流容量のダイオードである。半導体装置
101では、図1〜図3に示すように、金属ブロック4
の外側面に熱移送体21が設置されている点が、半導体
装置100とは特徴的に異なる。この熱移送体21は、
断面「L」字状の板であり、銅またはアルミニウムなど
の熱良導性の金属で構成される熱伝導体である。
This semiconductor device 101 is a semiconductor device 10.
Like 0, it is a diode with a large current capacity. In the semiconductor device 101, as shown in FIGS.
The semiconductor device 100 is characteristically different in that the heat transfer body 21 is installed on the outer surface of the. This heat transfer body 21
It is a plate having an L-shaped cross section, and is a heat conductor composed of a metal having good heat conductivity such as copper or aluminum.

【0032】熱移送体21は、その上部側面が上部金属
体5の側面にネジ23で締結されるとともに、その底面
が放熱器13の上端面に同じくネジ23で締結されてい
る。そのことによって、熱移送体21は上部金属体5と
放熱器13の双方に圧接している。また、図3に示すよ
うに、熱移送体21は上部金属体5だけではなく、下部
金属体6へも締結されていてもよい。
The heat transfer body 21 has its upper side surface fastened to the side surface of the upper metal body 5 with screws 23, and its bottom surface fastened to the upper end surface of the radiator 13 with screws 23 as well. As a result, the heat transfer body 21 is in pressure contact with both the upper metal body 5 and the radiator 13. Further, as shown in FIG. 3, the heat transfer body 21 may be fastened not only to the upper metal body 5 but also to the lower metal body 6.

【0033】なお、金属電極2、3は、好ましくは、電
気良導性であるとともに熱良導性であるアルミニウム、
あるいは銅で構成される。また、上部金属体5および下
部金属体6は、好ましくは熱良導性のアルミニウムで構
成される。また、絶縁体7には、好ましくは、電気絶縁
性および耐熱性に優れるとともに熱良導性のシリコーン
ゴムが使用される。
The metal electrodes 2 and 3 are preferably aluminum, which has both good electrical conductivity and good thermal conductivity.
Or composed of copper. The upper metal body 5 and the lower metal body 6 are preferably made of aluminum having good thermal conductivity. Further, the insulator 7 is preferably made of a silicone rubber having excellent electrical insulation and heat resistance as well as good thermal conductivity.

【0034】また、図3に示すように、上部金属体5と
下部金属体6とはボルト(ネジ)26によって互いに締
結されている。このため、金属電極2、3と上部金属体
5および下部金属体6との間の熱的な接触は良好に保証
される。しかも、上部金属体5の上部側面には切欠き部
27が形成されており、この部分にボルト26の頭部が
納まっている。このため、ボルト26の頭部は、熱移送
体21に干渉しない。
Further, as shown in FIG. 3, the upper metal body 5 and the lower metal body 6 are fastened to each other by bolts (screws) 26. Therefore, the thermal contact between the metal electrodes 2, 3 and the upper metal body 5 and the lower metal body 6 is well ensured. Moreover, a notch 27 is formed on the upper side surface of the upper metal body 5, and the head of the bolt 26 is housed in this portion. Therefore, the head of the bolt 26 does not interfere with the heat transfer body 21.

【0035】半導体装置101は、以上のように構成さ
れるので、従来の半導体装置100と同様に、端子2a
から端子3aへと順方向電流が流れ、逆方向の電流を阻
止するダイオードとして動作する。一方、半導体装置1
01の熱的な挙動は、従来装置100とは特徴的に異な
る。
Since the semiconductor device 101 is constructed as described above, like the conventional semiconductor device 100, the terminal 2a is formed.
A forward current flows from the terminal to the terminal 3a and operates as a diode that blocks a reverse current. On the other hand, the semiconductor device 1
The thermal behavior of 01 is characteristically different from that of the conventional device 100.

【0036】主に、順方向電流によって半導体基板1に
おいて発生する損失熱は、図1および図2において矢印
で示すように、金属電極2、3へと伝えられ、さらに、
絶縁体7を通って上部金属体5と下部金属体6とに伝え
られる。そして、下部金属体6へ伝わった損失熱は放熱
器13へと伝わり、さらに、放熱器13の外表面から大
気中へと放散される。
The heat loss mainly generated in the semiconductor substrate 1 due to the forward current is transferred to the metal electrodes 2 and 3 as indicated by the arrows in FIGS. 1 and 2, and further,
It is transmitted to the upper metal body 5 and the lower metal body 6 through the insulator 7. Then, the heat loss transferred to the lower metal body 6 is transferred to the radiator 13 and further dissipated from the outer surface of the radiator 13 into the atmosphere.

【0037】それと同時に、上部金属体5へ伝わった損
失熱が、熱移送体21へと伝わり、さらに、熱移送体2
1から放熱器13へと伝わる。そうして、放熱器13の
外表面から大気中へと放散される。すなわち、半導体装
置101では、熱移送体21が備わることによって、上
部金属体5へ伝わった損失熱も、下部金属体6へ伝わっ
た損失熱と同様に、放熱器13へ効率よく伝達され、放
熱器13を通じて大気へと放散される。
At the same time, the heat loss transferred to the upper metal body 5 is transferred to the heat transfer body 21, and further the heat transfer body 2
It is transmitted from 1 to the radiator 13. Then, the heat is dissipated from the outer surface of the radiator 13 into the atmosphere. That is, in the semiconductor device 101, since the heat transfer body 21 is provided, the heat loss transferred to the upper metal body 5 is also efficiently transferred to the heat radiator 13 like the heat loss transferred to the lower metal body 6 to radiate heat. It is released to the atmosphere through the vessel 13.

【0038】このため、金属電極2、3にとって、上部
金属体5だけでなく下部金属体6も損失熱のシンクとし
て略同等に寄与する。したがって損失熱は、図1および
図2に矢印で示したように、金属電極2、3の中で、そ
の中心軸の周りに略放射状に流れる。すなわち、金属電
極2、3を伝導する損失熱は、上部金属体5および下部
金属体6の双方へと向かうように略均一に偏りなく分散
される。このため、金属電極2、3における大部分の領
域が、損失熱の伝導経路として無駄なく利用される。そ
の結果、半導体装置101では、同一外形寸法の従来装
置100に比べて、半導体基板1の冷却効率が飛躍的に
高まると同時に、半導体基板1の主面に沿った方向の温
度分布が均一化される。
Therefore, not only the upper metal body 5 but also the lower metal body 6 contributes to the metal electrodes 2 and 3 as sinks of the heat loss in a substantially equal manner. Therefore, the heat loss flows in the metal electrodes 2 and 3 in a substantially radial manner around the central axis thereof, as indicated by the arrows in FIGS. 1 and 2. That is, the heat loss conducted through the metal electrodes 2 and 3 is substantially evenly and evenly distributed toward both the upper metal body 5 and the lower metal body 6. Therefore, most of the regions of the metal electrodes 2 and 3 are used as waste heat conduction paths without waste. As a result, in the semiconductor device 101, the cooling efficiency of the semiconductor substrate 1 is dramatically improved as compared with the conventional device 100 having the same external dimensions, and at the same time, the temperature distribution in the direction along the main surface of the semiconductor substrate 1 is made uniform. It

【0039】以上のように、半導体装置101では、熱
移送体21を設けることによって、半導体基板1が効率
よくしかも略均一に冷却される。このため、半導体装置
101では、従来装置100に比べて、小型でしかも大
電流を取り扱うことが可能であるとともに、半導体素子
の特性が均一化するなど特性の向上も実現する。しか
も、熱移送体21は、板状の部材であり製造が容易であ
るとともにコストも低廉である。すなわち、半導体装置
101は、従来装置100に低廉で簡単な部材を付加す
るだけで実施し得るという優れた利点を有する。
As described above, in the semiconductor device 101, by providing the heat transfer body 21, the semiconductor substrate 1 is efficiently and substantially uniformly cooled. Therefore, the semiconductor device 101 is smaller than the conventional device 100 and can handle a large current, and at the same time, the characteristics of the semiconductor element are made uniform and the characteristics are improved. Moreover, the heat transfer body 21 is a plate-shaped member and is easy to manufacture and at low cost. That is, the semiconductor device 101 has an excellent advantage that it can be implemented by simply adding a low-priced and simple member to the conventional device 100.

【0040】なお、熱移送体21と上部金属体5および
放熱器13との間の結合は、締結だけでなく、熱的な接
触が良好に行われる他の方法で実現してもよい。例え
ば、ろう付け、接着などによって固定されてもよい。た
だし、熱移送体21が締結によって固定される上述の半
導体装置101では、装置の分解、組立が容易であると
いう利点がある。
The coupling between the heat transfer body 21 and the upper metal body 5 and the radiator 13 may be realized not only by fastening but also by another method in which good thermal contact is achieved. For example, they may be fixed by brazing, adhesion or the like. However, the above-described semiconductor device 101 in which the heat transfer body 21 is fixed by fastening has an advantage that the device can be easily disassembled and assembled.

【0041】<2.第2実施例>つぎに、第2実施例の
半導体装置について説明する。図4は、この実施例の半
導体装置の正面断面図である。この半導体装置102
も、第1実施例の半導体装置101と同じく大電流容量
のダイオードである。半導体装置102では、平板状の
熱移送体31が、放熱器13には締結されず、上部金属
体5の側面と下部金属体6の側面とに締結されている点
が、半導体装置101とは特徴的に異なる。熱移送体3
1は、熱移送体21と同様に、銅またはアルミニウムな
どの熱良導性の金属で構成されている。
<2. Second Preferred Embodiment> Next, a semiconductor device according to a second preferred embodiment will be described. FIG. 4 is a front sectional view of the semiconductor device of this embodiment. This semiconductor device 102
Is also a diode with a large current capacity, like the semiconductor device 101 of the first embodiment. In the semiconductor device 102, the flat plate-shaped heat transfer body 31 is not fastened to the radiator 13 but is fastened to the side surface of the upper metal body 5 and the side surface of the lower metal body 6 in comparison with the semiconductor device 101. Characteristically different. Heat transfer body 3
Similar to the heat transfer body 21, 1 is made of a metal having good heat conductivity such as copper or aluminum.

【0042】半導体装置102は、このように構成され
るので、順方向電流によって半導体基板1に発生する損
失熱は、図4において矢印で示すように、金属電極2、
3へと伝えられ、さらに、絶縁体7を通って上部金属体
5と下部金属体6とに伝えられる。そして、下部金属体
6へ伝わった損失熱は放熱器13へと伝わり、さらに、
放熱器13の外表面から大気中へと放散される。
Since the semiconductor device 102 is constructed as described above, the heat loss generated in the semiconductor substrate 1 by the forward current is caused by the metal electrode 2, as shown by the arrow in FIG.
3 is transmitted to the upper metal body 5 and the lower metal body 6 through the insulator 7. Then, the heat loss transferred to the lower metal body 6 is transferred to the radiator 13, and further,
The heat is dissipated from the outer surface of the radiator 13 into the atmosphere.

【0043】それと同時に、上部金属体5へ伝わった損
失熱が、熱移送体31へと伝わり、さらに、熱移送体3
1から下部金属体6へと伝わる。そうして、下部金属体
6を通って放熱器13へと伝わり、放熱器13の外表面
から大気中へと放散される。すなわち、半導体装置10
2では、熱移送体31が備わるので、損失熱の流れが間
隙14をバイパスして下部金属体6へと効率よく伝えら
れる。そのことによって、上部金属体5へ伝わった損失
熱も、下部金属体6へ伝わった損失熱と同様に、放熱器
13へと伝達され、最終的には放熱器13を通じて大気
へと放散される。
At the same time, the heat loss transferred to the upper metal body 5 is transferred to the heat transfer body 31, and the heat transfer body 3 is further transferred.
It is transmitted from 1 to the lower metal body 6. Then, it is transmitted to the radiator 13 through the lower metal body 6, and is diffused from the outer surface of the radiator 13 into the atmosphere. That is, the semiconductor device 10
In No. 2, since the heat transfer body 31 is provided, the flow of loss heat bypasses the gap 14 and is efficiently transmitted to the lower metal body 6. As a result, the heat loss transferred to the upper metal body 5 is also transferred to the radiator 13 like the heat loss transferred to the lower metal body 6, and finally dissipated to the atmosphere through the heat radiator 13. .

【0044】このため損失熱は、図4に矢印で示したよ
うに、金属電極2、3の中で、下部金属体6へと向かう
だけではなく、その相当部分が上部金属体5へ向かうよ
うに分散して流れる。このため、金属電極2、3が損失
熱の伝導経路として効率よく利用される。その結果、半
導体装置102では、同一外形寸法の従来装置100に
比べて、半導体基板1の冷却効率が改善される。また、
半導体基板1の主面に沿った方向の温度分布の均一性も
改善される。
Therefore, the heat loss is not only directed to the lower metal body 6 in the metal electrodes 2 and 3 as shown by the arrow in FIG. 4, but also a considerable portion thereof is directed to the upper metal body 5. Disperse in and flow. Therefore, the metal electrodes 2 and 3 are efficiently used as a conduction path for loss heat. As a result, in the semiconductor device 102, the cooling efficiency of the semiconductor substrate 1 is improved as compared with the conventional device 100 having the same external dimensions. Also,
The uniformity of the temperature distribution in the direction along the main surface of the semiconductor substrate 1 is also improved.

【0045】以上のように、半導体装置102では、熱
移送体31を設けることによって、半導体基板1が効率
よく冷却されるとともに、その温度分布の均一性も改善
されるので、従来装置100に比べて、小型でしかも大
電流を取り扱うことが可能であるとともに、半導体素子
の特性も向上する。
As described above, in the semiconductor device 102, by providing the heat transfer body 31, the semiconductor substrate 1 is efficiently cooled, and the uniformity of its temperature distribution is improved. Thus, the device is small and can handle a large current, and the characteristics of the semiconductor element are improved.

【0046】また、この装置102では、熱移送体31
と放熱器13との間が接続されないので、放熱器13の
横幅が金属ブロック4の横幅以下である場合など、熱移
送体31を取り付けるためのスペースが放熱器13にな
い場合にも、容易に実施することができるという利点が
ある。また、熱移送体31の構造が単純であるのに加え
て、熱移送体31を従来装置100の上部金属体5と下
部金属体6の側面に取り付けるだけで半導体装置102
が完成するので、低廉なコストで実施できるという利点
がある。
Further, in this apparatus 102, the heat transfer body 31
Since there is no connection between the radiator 13 and the radiator 13, even if the radiator 13 does not have a space for mounting the heat transfer body 31, such as when the radiator 13 has a width less than or equal to the width of the metal block 4. It has the advantage that it can be implemented. Moreover, in addition to the simple structure of the heat transfer body 31, the semiconductor device 102 is simply attached to the side surfaces of the upper metal body 5 and the lower metal body 6 of the conventional device 100.
Has the advantage that it can be implemented at low cost.

【0047】<3.第3実施例>つぎに、第3実施例の
半導体装置について説明する。図5は、この実施例の半
導体装置の正面断面図である。この半導体装置103
も、第1実施例の半導体装置101と同じく大電流容量
のダイオードである。半導体装置103では、板状の熱
移送体21の代わりに、ヒートパイプを用いた熱移送体
40が設置されている点が、半導体装置101とは特徴
的に異なる。
<3. Third Embodiment> Next, a semiconductor device according to a third embodiment will be described. FIG. 5 is a front sectional view of the semiconductor device of this embodiment. This semiconductor device 103
Is also a diode with a large current capacity, like the semiconductor device 101 of the first embodiment. The semiconductor device 103 is characteristically different from the semiconductor device 101 in that a heat transfer body 40 using a heat pipe is installed instead of the plate-shaped heat transfer body 21.

【0048】熱移送体40は、上部金属体5の側面に締
結固定される熱伝導体41、放熱器13の上面に締結固
定されるもう一つの熱伝導体42、およびそれらをつな
いでいるヒートパイプ43を有している。熱伝導体4
1、42は平板形状であり、ヒートパイプ43が挿入さ
れている。熱伝導体41、42は、好ましくは銅または
アルミニウムなどの熱良導性の金属で構成されている。
The heat transfer body 40 includes a heat conductor 41 fastened and fixed to the side surface of the upper metal body 5, another heat conductor 42 fastened and fastened to the upper surface of the radiator 13, and a heat connecting them. It has a pipe 43. Heat conductor 4
Reference numerals 1 and 42 have a flat plate shape, and a heat pipe 43 is inserted therein. The heat conductors 41, 42 are preferably made of a metal having good heat conductivity such as copper or aluminum.

【0049】ヒートパイプ43の中には、純水またはフ
ロリナートなどの媒体が封じ込められており、高温側で
ある熱伝導体41から低温側である熱伝導体42へと、
高い伝達効率をもって熱を移送する。熱伝導体41、4
2は、上部金属体5と放熱器13にそれぞれ締結によっ
て固定されるので、それらの間の熱接触は良好である。
なお、半導体装置103は、ヒートパイプ43を利用す
る関係から、放熱器13を上方に向け、端子2a、3a
を下方に向けるような姿勢で設置して使用される。
A medium such as pure water or Fluorinert is enclosed in the heat pipe 43, and from the heat conductor 41 on the high temperature side to the heat conductor 42 on the low temperature side,
Transfers heat with high transfer efficiency. Heat conductors 41, 4
Since 2 is fixed to the upper metal body 5 and the radiator 13 by fastening, the thermal contact between them is good.
In the semiconductor device 103, since the heat pipe 43 is used, the radiator 13 is directed upward, and the terminals 2a and 3a are connected.
It is installed and used with the posture of facing downward.

【0050】半導体装置103は、以上のように構成さ
れるので、順方向電流によって半導体基板1に発生する
損失熱は、図5において矢印で示すように、金属電極
2、3へと伝えられ、さらに、絶縁体7を通って上部金
属体5と下部金属体6とに伝えられる。そして、下部金
属体6へ伝わった損失熱は放熱器13へと伝わり、さら
に、放熱器13の外表面から大気中へと放散される。
Since the semiconductor device 103 is constructed as described above, the heat loss generated in the semiconductor substrate 1 by the forward current is transferred to the metal electrodes 2 and 3 as shown by the arrow in FIG. Further, it is transmitted to the upper metal body 5 and the lower metal body 6 through the insulator 7. Then, the heat loss transferred to the lower metal body 6 is transferred to the radiator 13 and further dissipated from the outer surface of the radiator 13 into the atmosphere.

【0051】それと同時に、上部金属体5へ伝わった損
失熱が、熱移送体40へと伝わり、さらに、熱移送体4
0から放熱器13へと伝わる。そうして、放熱器13の
外表面から大気中へと放散される。すなわち、半導体装
置103では、熱移送体40が備わることによって、上
部金属体5へ伝わった損失熱も、下部金属体6へ伝わっ
た損失熱と同様に、放熱器13へ効率よく伝達され、放
熱器13を通じて大気へと放散される。
At the same time, the heat loss transferred to the upper metal body 5 is transferred to the heat transfer body 40, and further the heat transfer body 4 is transferred.
It is transmitted from 0 to the radiator 13. Then, the heat is dissipated from the outer surface of the radiator 13 into the atmosphere. That is, in the semiconductor device 103, since the heat transfer body 40 is provided, the heat loss transferred to the upper metal body 5 is also efficiently transferred to the heat radiator 13 like the heat loss transferred to the lower metal body 6 to radiate heat. It is released to the atmosphere through the vessel 13.

【0052】したがって、図5に矢印で示したように、
金属電極2、3を伝導する損失熱は、上部金属体5およ
び下部金属体6の双方へと向かうように略均一に偏りな
く分散して流れる。このため、金属電極2、3における
大部分の領域が、損失熱の伝導経路として無駄なく利用
される。また、半導体基板1における温度分布も略均一
となる。その結果、半導体装置101では、同一外形寸
法の従来装置100に比べて、半導体基板1の冷却効率
が飛躍的に高まるとともに、半導体基板1に形成される
半導体素子の特性も向上する。
Therefore, as indicated by the arrow in FIG.
The heat loss that is conducted through the metal electrodes 2 and 3 flows toward both the upper metal body 5 and the lower metal body 6 in a substantially evenly distributed and even manner. Therefore, most of the regions of the metal electrodes 2 and 3 are used as waste heat conduction paths without waste. Moreover, the temperature distribution in the semiconductor substrate 1 is also substantially uniform. As a result, in the semiconductor device 101, the cooling efficiency of the semiconductor substrate 1 is dramatically improved and the characteristics of the semiconductor elements formed on the semiconductor substrate 1 are also improved, as compared with the conventional device 100 having the same external dimensions.

【0053】以上のように、半導体装置103では、熱
移送体40を設けることによって、半導体基板1が効率
よくしかも略均一に冷却されるので、小型でしかも大電
流を取り扱うことが可能であるとともに、半導体素子の
特性も向上する。しかも、熱移送体40は、ヒートパイ
プを利用しているので、熱伝導のみを利用する熱移送体
21よりも大量の熱を、さらに高い伝達効率をもって移
送することができる。このため、この実施例の半導体装
置103は、特に損失熱の大きい半導体装置への実施に
適しており、巨大な損失熱をともなう半導体装置を小型
かつ軽量に構成し得るという利点がある。
As described above, in the semiconductor device 103, by providing the heat transfer body 40, the semiconductor substrate 1 is efficiently and substantially uniformly cooled, so that the semiconductor device 103 is small and can handle a large current. The characteristics of the semiconductor device are also improved. Moreover, since the heat transfer body 40 uses the heat pipe, it is possible to transfer a large amount of heat with higher transfer efficiency than the heat transfer body 21 that uses only heat conduction. For this reason, the semiconductor device 103 of this embodiment is particularly suitable for application to a semiconductor device with large heat loss, and has the advantage that a semiconductor device with enormous heat loss can be made compact and lightweight.

【0054】<4.第4実施例>つぎに、第4実施例の
複合半導体装置について説明する。図6は、この実施例
の複合半導体装置の正面図である。図7は図6に示す装
置の側面図である。この複合半導体装置104は多数
(2個以上)の半導体装置101を並列に備える大電流
容量のダイオードである。各半導体装置101が備える
放熱器13は共通化されており、しかもフィンを有する
放熱器13の代わりに平板状の熱伝導体51が用いられ
ている。各半導体装置101が備える下部金属体6と熱
移送体21とは、この51の両主面に固定される。
<4. Fourth Example> Next, a composite semiconductor device according to a fourth example will be described. FIG. 6 is a front view of the composite semiconductor device of this embodiment. FIG. 7 is a side view of the device shown in FIG. The composite semiconductor device 104 is a diode with a large current capacity, which includes a large number (two or more) of semiconductor devices 101 in parallel. The radiator 13 included in each semiconductor device 101 is shared, and a plate-shaped heat conductor 51 is used instead of the radiator 13 having fins. The lower metal body 6 and the heat transfer body 21 included in each semiconductor device 101 are fixed to both main surfaces of the 51.

【0055】熱伝導体51には、ヒートパイプ53の一
端が挿入され、さらにヒートパイプ53の他端にはフィ
ン状の冷却器52が取り付けられている。熱伝導体51
は、好ましくは銅またはアルミニウムなどの熱良導性の
金属で構成されている。ヒートパイプ53の中には、純
水またはフロリナートなどの媒体が封じ込められてお
り、高温側である熱伝導体51から低温側である冷却器
52へと、熱を移送する。なお、複合半導体装置104
は、ヒートパイプ53を利用する関係から、放熱器52
を上方に向け、熱伝導体51を下方に向けるような姿勢
で設置して使用される。
One end of a heat pipe 53 is inserted into the heat conductor 51, and a fin-shaped cooler 52 is attached to the other end of the heat pipe 53. Heat conductor 51
Is preferably composed of a heat conductive metal such as copper or aluminum. A medium such as pure water or Fluorinert is enclosed in the heat pipe 53, and transfers heat from the heat conductor 51 on the high temperature side to the cooler 52 on the low temperature side. The composite semiconductor device 104
Since the heat pipe 53 is used, the radiator 52
Is used in such a posture that the heat conductor 51 faces downward and the heat conductor 51 faces downward.

【0056】各半導体装置101の端子2aは電極板6
2に接続され、端子3aはもう一つの電極板61に接続
される。これらの電極板62、61は、複数の半導体装
置101を並列接続する機能を果たす。
The terminal 2a of each semiconductor device 101 is an electrode plate 6
2 and the terminal 3a is connected to another electrode plate 61. These electrode plates 62 and 61 have a function of connecting a plurality of semiconductor devices 101 in parallel.

【0057】複合半導体装置104は、このように構成
されるので、各半導体装置101において発生した損失
熱は、下部金属体6および熱移送体21を通じて熱伝導
体51へと伝わり、さらにヒートパイプ53によって効
率よく冷却器52へと伝達される。冷却器52へ伝達さ
れた損失熱は、その外表面から大気中へと放散される。
Since the composite semiconductor device 104 is constructed in this way, the heat loss generated in each semiconductor device 101 is transmitted to the heat conductor 51 through the lower metal body 6 and the heat transfer body 21, and further to the heat pipe 53. Is efficiently transmitted to the cooler 52. The heat loss transferred to the cooler 52 is dissipated from its outer surface into the atmosphere.

【0058】以上のように、複合半導体装置104で
は、多数の半導体装置101が備わるために大量の損失
熱の発生を伴うが、ヒートパイプ53を用いて各半導体
装置101が放出する損失熱を冷却器52へと伝達する
ので、各半導体装置101が効率よく冷却される。すな
わち、半導体装置101自身における高い冷却効率が無
駄なく生かされる。また、複合半導体装置104では、
各半導体装置101の間で熱伝導体51が共通化されて
いるので、複数の半導体装置101を備える複合半導体
装置が簡単に構成できるという利点がある。
As described above, in the composite semiconductor device 104, a large amount of heat loss is generated because a large number of semiconductor devices 101 are provided, but the heat loss which each semiconductor device 101 releases is cooled by using the heat pipe 53. The semiconductor device 101 is efficiently cooled because it is transmitted to the container 52. That is, the high cooling efficiency of the semiconductor device 101 itself is utilized without waste. In the composite semiconductor device 104,
Since the heat conductor 51 is shared between the semiconductor devices 101, there is an advantage that a composite semiconductor device including a plurality of semiconductor devices 101 can be easily configured.

【0059】<5.その他の実施例> (1) 半導体装置101において、熱移送体21は
「L」字状以外の断面形状を有していてもよい。例え
ば、図2の正面断面図において、放熱器13の横幅が金
属ブロック4の横幅に一致し、熱移送体21は平板状で
あってしかも上部金属体5の側面、下部金属体6の側
面、および放熱器13の側面(上端面ではなく)に接触
するように取り付けられてもよい。この構成において
も、半導体装置101と同様の効果を奏する。
<5. Other Examples> (1) In the semiconductor device 101, the heat transfer body 21 may have a cross-sectional shape other than the “L” shape. For example, in the front sectional view of FIG. 2, the lateral width of the radiator 13 matches the lateral width of the metal block 4, the heat transfer body 21 has a flat plate shape, and the side surface of the upper metal body 5 and the side surface of the lower metal body 6, Also, it may be attached so as to contact the side surface (not the upper end surface) of the radiator 13. Also in this configuration, the same effect as that of the semiconductor device 101 is obtained.

【0060】(2) 半導体基板1は、ダイオード素子
以外であってもよい。冷却を要する電力用半導体素子が
形成されておればよい。例えば、サイリスタ(ゲートタ
ーンオフサイリスタを含む)、トランジスタ等の電力用
の素子であってもよい。半導体基板1にこれらの素子が
形成された装置においても同様の効果を奏する。
(2) The semiconductor substrate 1 may be other than the diode element. It suffices if a power semiconductor element that requires cooling is formed. For example, it may be a power element such as a thyristor (including a gate turn-off thyristor) and a transistor. The same effect can be obtained in a device in which these elements are formed on the semiconductor substrate 1.

【0061】(3) 放熱器13は、空冷方式で放熱す
るフィン形状のものを例示したが、水冷方式、油冷方式
など、他の方式の放熱器であってもよい。また、一個の
半導体装置が取り付けられる放熱器13においても、第
4実施例に示したようなヒートパイプを利用してもよ
い。
(3) Although the radiator 13 is exemplified by a fin-shaped radiator that radiates heat by an air cooling system, it may be a radiator of another system such as a water cooling system or an oil cooling system. Further, also in the radiator 13 to which one semiconductor device is attached, the heat pipe as shown in the fourth embodiment may be used.

【0062】[0062]

【発明の効果】【The invention's effect】

<請求項1に記載の発明の効果>この発明の半導体装置
では、熱移送手段が設けられることによって、第1放熱
ブロックへ伝わった損失熱も、第2放熱ブロックへ伝わ
った損失熱と同様に、放熱手段へ効率よく伝達され、放
熱手段を通じて外部へと放散される。このため、損失熱
は、2つの主電極の中で、第1放熱ブロックおよび第2
放熱ブロックの双方へと向かうように略均一に偏りなく
分散して流れる。
<Effect of the Invention According to Claim 1> In the semiconductor device of the present invention, by providing the heat transfer means, the heat loss transferred to the first heat dissipation block is the same as the heat loss transferred to the second heat dissipation block. , Is efficiently transmitted to the heat radiating means, and is radiated to the outside through the heat radiating means. Therefore, the loss heat is generated by the first heat dissipation block and the second heat dissipation in the two main electrodes.
It flows toward both of the heat radiating blocks in a substantially uniform and evenly distributed manner.

【0063】その結果、半導体基板の冷却効率が高まる
とともに、半導体基板の主面に沿った温度分布の均一性
が向上する。したがって、この半導体装置では、小型で
しかも大電流を取り扱うことが可能であるとともに、半
導体基板に形成される半導体素子の特性が均一化するな
ど、その特性が向上する。
As a result, the cooling efficiency of the semiconductor substrate is improved and the uniformity of the temperature distribution along the main surface of the semiconductor substrate is improved. Therefore, this semiconductor device is small in size, can handle a large current, and has improved characteristics such as uniform characteristics of semiconductor elements formed on the semiconductor substrate.

【0064】<請求項2に記載の発明の効果>この発明
の半導体装置では、熱移送手段が設けられることによっ
て、第1放熱ブロックへ伝わった損失熱も、第2放熱ブ
ロックを通じて放熱手段へ伝達され、放熱手段を通じて
外部へと放散される。このため、2つの主電極における
損失熱は、第2放熱ブロックへと向かうだけでなく、そ
の相当部分が第1放熱ブロックへと向かうように分散し
て流れる。
<Effect of the Invention According to Claim 2> In the semiconductor device of the present invention, since the heat transfer means is provided, the heat loss transferred to the first heat dissipation block is also transferred to the heat dissipation means through the second heat dissipation block. And is released to the outside through the heat dissipation means. For this reason, the heat loss in the two main electrodes disperses and flows not only toward the second heat dissipation block but also a considerable portion toward the first heat dissipation block.

【0065】その結果、半導体基板の冷却効率が高まる
とともに、半導体基板の主面に沿った温度分布の均一性
が向上する。したがって、この半導体装置では、小型で
しかも大電流を取り扱うことが可能であるとともに、半
導体基板に形成される半導体素子の特性が均一化するな
ど、その特性が向上する。
As a result, the cooling efficiency of the semiconductor substrate is improved and the uniformity of the temperature distribution along the main surface of the semiconductor substrate is improved. Therefore, this semiconductor device is small in size, can handle a large current, and has improved characteristics such as uniform characteristics of semiconductor elements formed on the semiconductor substrate.

【0066】<請求項3に記載の発明の効果>この発明
の半導体装置では、熱移送手段が実質的に金属からなる
熱伝導体であるので、熱伝導によって第1放熱ブロック
の熱が放熱手段または第2放熱ブロックへと伝えられ
る。また、熱移送手段は実質的に金属からなるとととも
に板状であるために、熱移送手段が簡単にかつ安価に得
られる。すなわち、この半導体装置では、簡単かつ安価
な部材を用いることによって、放熱効果の向上および特
性の向上とが簡単かつ安価に実現する。
<Effect of the Invention According to Claim 3> In the semiconductor device of this invention, since the heat transfer means is a heat conductor which is substantially made of metal, the heat of the first heat dissipation block is transferred by heat conduction. Or it is transmitted to the second heat dissipation block. Further, since the heat transfer means is substantially made of metal and has a plate shape, the heat transfer means can be easily obtained at low cost. That is, in this semiconductor device, the improvement of the heat radiation effect and the improvement of the characteristics are realized easily and inexpensively by using the simple and inexpensive member.

【0067】<請求項4に記載の発明の効果>この発明
の半導体装置では、熱移送手段がヒートパイプを備える
ので、第1放熱ブロックにおける大量の熱が放熱手段ま
たは第2放熱ブロックへと効率よく伝えられる。したが
って、この半導体装置では、損失熱の大きい装置を小型
かつ軽量に構成することができる。
<Effect of the Invention According to Claim 4> In the semiconductor device of the present invention, since the heat transfer means includes the heat pipe, a large amount of heat in the first heat dissipation block is efficiently transferred to the heat dissipation means or the second heat dissipation block. Well communicated. Therefore, in this semiconductor device, a device with large heat loss can be made compact and lightweight.

【0068】<請求項5に記載の発明の効果>この発明
の複合半導体装置では、放熱手段が複数の半導体装置の
間で共通化されるので、複数の半導体装置を備える複合
半導体装置が簡単に構成される。しかも、放熱手段がヒ
ートパイプを備えるので、複数の半導体装置から放熱手
段へ伝わった大量の損失熱が、外部へと効率よく放散さ
れる。すなわち、各半導体装置が有する高い冷却効率が
有効に生かされる。
<Effect of the Invention According to Claim 5> In the composite semiconductor device of the present invention, since the heat dissipation means is shared by a plurality of semiconductor devices, a composite semiconductor device including a plurality of semiconductor devices can be easily provided. Composed. Moreover, since the heat radiating means includes the heat pipe, a large amount of heat loss transferred from the plurality of semiconductor devices to the heat radiating means is efficiently dissipated to the outside. That is, the high cooling efficiency of each semiconductor device is effectively utilized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 第1実施例の半導体装置の側面断面図であ
る。
FIG. 1 is a side sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment.

【図2】 第1実施例の半導体装置の正面断面図であ
る。
FIG. 2 is a front sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment.

【図3】 第1実施例の半導体装置の部分切断斜視図で
ある。
FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of the semiconductor device of the first embodiment.

【図4】 第2実施例の半導体装置の正面断面図であ
る。
FIG. 4 is a front sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment.

【図5】 第3実施例の半導体装置の正面断面図であ
る。
FIG. 5 is a front sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment.

【図6】 第4実施例の複合半導体装置の正面図であ
る。
FIG. 6 is a front view of a composite semiconductor device according to a fourth embodiment.

【図7】 第4実施例の複合半導体装置の側面図であ
る。
FIG. 7 is a side view of a composite semiconductor device according to a fourth embodiment.

【図8】 従来の半導体装置の側面断面図である。FIG. 8 is a side sectional view of a conventional semiconductor device.

【図9】 従来の半導体装置の正面断面図である。FIG. 9 is a front sectional view of a conventional semiconductor device.

【図10】 従来の半導体装置の組立工程図である。FIG. 10 is an assembly process diagram of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板、2,3 金属電極(主電極)、5 上
部金属体(第1放熱ブロック)、6 下部金属体(第2
放熱ブロック)、7 絶縁体(電気絶縁体)、2a,3
a 端子、13 放熱器(放熱手段)、101,10
2,103 半導体装置、104 複合半導体装置、2
1,31,40 熱移送体(熱移送手段)、43,53
ヒートパイプ。
1 semiconductor substrate, 2,3 metal electrode (main electrode), 5 upper metal body (first heat dissipation block), 6 lower metal body (second)
Heat dissipation block), 7 insulator (electric insulator), 2a, 3
a terminal, 13 radiator (radiating means), 101, 10
2, 103 semiconductor device, 104 composite semiconductor device, 2
1, 31, 40 heat transfer body (heat transfer means), 43, 53
heat pipe.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体素子が形成されている半導体基板
の両主面を挟むように、2個の主電極の端面が当該両主
面の一方と他方とにそれぞれ圧接しており、凹部が形成
された第1および第2放熱ブロックが、おのおのの凹部
が対向するように互いに組合わさることによって形成さ
れる中空部内に、前記半導体基板並びに前記2個の主電
極が収納されており、しかも、前記第1および第2放熱
ブロックは、電気絶縁体を介して前記2個の主電極の側
面を互いに反対側から挟むように当該側面に圧接してお
り、前記第1放熱ブロックからは前記各主電極に電気的
につながる端子が露出しており、前記第2放熱ブロック
には熱を外部へ放散するための放熱手段が取り付けられ
ている半導体装置において、 前記第1放熱ブロックと前記放熱手段とに結合し、前記
第1放熱ブロックから前記放熱手段へと熱を伝える熱移
送手段が設けられていることを特徴とする半導体装置。
1. An end face of two main electrodes is in pressure contact with one and the other of the two main surfaces so as to sandwich both main surfaces of a semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed, thereby forming a recess. The semiconductor substrate and the two main electrodes are housed in a hollow portion formed by assembling the first and second heat dissipation blocks so that the respective concave portions face each other, and The first and second heat dissipation blocks are in pressure contact with the side surfaces of the two main electrodes so as to sandwich the side surfaces of the two main electrodes from opposite sides via an electric insulator, and from the first heat dissipation block, the respective main electrodes are connected. In a semiconductor device in which a terminal electrically connected to the second heat dissipation block is exposed and a heat dissipation means for dissipating heat to the outside is attached to the second heat dissipation block, the second heat dissipation block is connected to the first heat dissipation block and the heat dissipation means. And, wherein a heat transfer means to transfer heat is provided to the radiating means from said first heat sink block.
【請求項2】 半導体素子が形成されている半導体基板
の両主面を挟むように、2個の主電極の端面が当該両主
面の一方と他方とにそれぞれ圧接しており、凹部が形成
された第1および第2放熱ブロックが、おのおのの凹部
が対向するように互いに組合わさることによって形成さ
れる中空部内に、前記半導体基板並びに前記2個の主電
極が収納されており、しかも、前記第1および第2放熱
ブロックは、電気絶縁体を介して前記2個の主電極の側
面を互いに反対側から挟むように当該側面に圧接してお
り、前記第1放熱ブロックからは前記各主電極に電気的
につながる端子が露出しており、前記第2放熱ブロック
には熱を外部へ放散するための放熱手段が取り付けられ
ている半導体装置において、 前記第1放熱ブロックと前記第2放熱ブロックとに結合
し、前記第1放熱ブロックから前記第2放熱ブロックへ
と熱を伝える熱移送手段が設けられていることを特徴と
する半導体装置。
2. An end face of two main electrodes is in pressure contact with one and the other of the two main surfaces so as to sandwich both main surfaces of a semiconductor substrate on which a semiconductor element is formed, and a recess is formed. The semiconductor substrate and the two main electrodes are housed in a hollow portion formed by assembling the first and second heat dissipation blocks so that the respective concave portions face each other, and The first and second heat dissipation blocks are in pressure contact with the side surfaces of the two main electrodes so as to sandwich the side surfaces of the two main electrodes from opposite sides via an electric insulator, and from the first heat dissipation block, the respective main electrodes are connected. In a semiconductor device in which a terminal electrically connected to the second heat dissipation block is exposed, and a heat dissipation means for dissipating heat to the outside is attached to the second heat dissipation block, the first heat dissipation block and the second heat dissipation block are provided. Wherein a to bind, heat transfer means to transfer heat to the second heat sink block from the first heat sink block is provided in and.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の半導体
装置において、前記熱移送手段が実質的に金属からなる
板状の熱伝導体であることを特徴とする半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the heat transfer means is a plate-shaped heat conductor substantially made of metal.
【請求項4】 請求項1または請求項2に記載の半導体
装置において、前記熱移送手段がヒートパイプを備える
ことを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the heat transfer means comprises a heat pipe.
【請求項5】 請求項1ないし請求項4のいずれかに記
載の半導体装置を複数個備えるとともに、前記放熱手段
がこれらの半導体装置の間で共通化されており、しか
も、当該放熱手段がヒートパイプを備えることを特徴と
する複合半導体装置。
5. A plurality of semiconductor devices according to any one of claims 1 to 4 are provided, and the heat dissipating means is commonly used among these semiconductor devices, and the heat dissipating means are heat sources. A composite semiconductor device comprising a pipe.
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