JPH0831992A - 放熱装置にペルチェ素子を用いた半導体装置 - Google Patents
放熱装置にペルチェ素子を用いた半導体装置Info
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- JPH0831992A JPH0831992A JP18788694A JP18788694A JPH0831992A JP H0831992 A JPH0831992 A JP H0831992A JP 18788694 A JP18788694 A JP 18788694A JP 18788694 A JP18788694 A JP 18788694A JP H0831992 A JPH0831992 A JP H0831992A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 より放熱効率の高い放熱装置を用いることに
より、放熱装置およびパワ−用半導体装置全体を小型化
すること。 【構成】 パワー用半導体チップ１の裏面に直接、また
は該パワー用半導体チップ１の面積とほぼ同じまたはそ
れより大きな放熱板（ヒートシンク）２を介して、ペル
チェ素子３を半田付けにより接着した後、該ペルチェ素
子３とその表面に導体層４と絶縁樹脂層５とを有する絶
縁金属基板６の該導体層４とを半田付けにより接着した
構造にすることにより、半導体チップまたは放熱板から
の熱が熱吸収量の大きいペルチェ素子により吸熱される
ので放熱板を省いたり、放熱板の面積を小さくすること
ができる。
より、放熱装置およびパワ−用半導体装置全体を小型化
すること。 【構成】 パワー用半導体チップ１の裏面に直接、また
は該パワー用半導体チップ１の面積とほぼ同じまたはそ
れより大きな放熱板（ヒートシンク）２を介して、ペル
チェ素子３を半田付けにより接着した後、該ペルチェ素
子３とその表面に導体層４と絶縁樹脂層５とを有する絶
縁金属基板６の該導体層４とを半田付けにより接着した
構造にすることにより、半導体チップまたは放熱板から
の熱が熱吸収量の大きいペルチェ素子により吸熱される
ので放熱板を省いたり、放熱板の面積を小さくすること
ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パワー用半導体装置の
放熱装置に関する。
放熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、パワー用トランジスタチップ等の
パワー用半導体装置においては、装置自体からの発熱量
が多いため実装密度を上げるためには、該半導体装置用
の放熱装置を設ける必要があった。該半導体装置用の放
熱装置は、図３に示すように該チップ３１の裏面と放熱
板（ヒートシンク）３２を半田付け３７により接着した
後、該放熱板３２とその表面に導体層３４と絶縁樹脂層
３５とを有する絶縁金属基板３６の該導体層３４とを半
田付け３７により接着した構造であった。
パワー用半導体装置においては、装置自体からの発熱量
が多いため実装密度を上げるためには、該半導体装置用
の放熱装置を設ける必要があった。該半導体装置用の放
熱装置は、図３に示すように該チップ３１の裏面と放熱
板（ヒートシンク）３２を半田付け３７により接着した
後、該放熱板３２とその表面に導体層３４と絶縁樹脂層
３５とを有する絶縁金属基板３６の該導体層３４とを半
田付け３７により接着した構造であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような構造のパワ
ー用半導体装置においては、前記絶縁樹脂層３５は熱抵
抗が大きいため、放熱板（ヒートシンク）３２から絶縁
金属基板３６への熱伝導が悪いので、より放熱効果をあ
げるために放熱板の面積を半導体チップの面積に比べて
大きくする必要があり、絶縁金属基板の面積も必然的に
大きくなり、その結果、装置を小型化し難いという問題
があった。
ー用半導体装置においては、前記絶縁樹脂層３５は熱抵
抗が大きいため、放熱板（ヒートシンク）３２から絶縁
金属基板３６への熱伝導が悪いので、より放熱効果をあ
げるために放熱板の面積を半導体チップの面積に比べて
大きくする必要があり、絶縁金属基板の面積も必然的に
大きくなり、その結果、装置を小型化し難いという問題
があった。
【０００４】本発明は、前記のような問題点を解消する
ためになされたもので、本発明の目的は、パワー用半導
体装置に、より放熱効率の高い放熱装置を用いることに
より、パワー用半導体装置の小型化をはかることであ
る。
ためになされたもので、本発明の目的は、パワー用半導
体装置に、より放熱効率の高い放熱装置を用いることに
より、パワー用半導体装置の小型化をはかることであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、パワー用半導
体チップの裏面に直接、または該パワー用半導体チップ
の面積とほぼ同じまたはそれより大きな放熱板（ヒート
シンク）を介して、ペルチェ素子を半田付けにより接着
した後、該ペルチェ素子とその表面に導体層と絶縁樹脂
層とを有する絶縁金属基板の該導体層とを半田付けによ
り接着した構造にする。
体チップの裏面に直接、または該パワー用半導体チップ
の面積とほぼ同じまたはそれより大きな放熱板（ヒート
シンク）を介して、ペルチェ素子を半田付けにより接着
した後、該ペルチェ素子とその表面に導体層と絶縁樹脂
層とを有する絶縁金属基板の該導体層とを半田付けによ
り接着した構造にする。
【０００６】
【作用】本発明によれば、パワー用半導体チップの裏面
に直接、または該パワー用半導体チップの面積とほぼ同
じまたはそれより大きな放熱板（ヒートシンク）を介し
て、ペルチェ素子を半田付けにより接着した後、該ペル
チェ素子とその表面に導体層と絶縁樹脂層とを有する絶
縁金属基板の該導体層とを半田付けにより接着した構造
にしたので、半導体チップまたは放熱板からの熱が熱吸
収量の大きいペルチェ素子により吸熱されるので放熱板
を省いたり、放熱板の面積を小さくすることができ、金
属絶縁基板の面積も小さくなり、その結果、半導体装置
が小型化される。
に直接、または該パワー用半導体チップの面積とほぼ同
じまたはそれより大きな放熱板（ヒートシンク）を介し
て、ペルチェ素子を半田付けにより接着した後、該ペル
チェ素子とその表面に導体層と絶縁樹脂層とを有する絶
縁金属基板の該導体層とを半田付けにより接着した構造
にしたので、半導体チップまたは放熱板からの熱が熱吸
収量の大きいペルチェ素子により吸熱されるので放熱板
を省いたり、放熱板の面積を小さくすることができ、金
属絶縁基板の面積も小さくなり、その結果、半導体装置
が小型化される。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面に基
づいて説明する。
づいて説明する。
【０００８】本発明の放熱装置にペルチェ素子を用いた
半導体装置の一実施例を図１用いて説明する。
半導体装置の一実施例を図１用いて説明する。
【０００９】パワー用半導体チップ１の裏面に、直接ペ
ルチェ素子３を半田付け７により接着した後、該ペルチ
ェ素子３とその表面に導体層４と絶縁樹脂層５とを有す
る絶縁金属基板６の該導体層４とを半田付け７により接
着することにより、放熱装置付きの半導体装置が製造さ
れる。
ルチェ素子３を半田付け７により接着した後、該ペルチ
ェ素子３とその表面に導体層４と絶縁樹脂層５とを有す
る絶縁金属基板６の該導体層４とを半田付け７により接
着することにより、放熱装置付きの半導体装置が製造さ
れる。
【００１０】ペルチェ素子３はＰ形およびＮ形半導体を
つないで組み立てた構造のものを用い、ペルチェ起電力
は、絶対温度Ｔとその物質の熱起電力ｗの積で決まり、
高温接点での温度をＴ1 、低温接点での温度をＴ2 、冷
接点での吸熱量をＱ、それぞれの半導体の物質の熱起電
力をｗa およびｗb 、回路の内部抵抗をＲ、熱伝導度を
Ｇとすれば、冷接点に流れる熱量は（１／２）ｉ2 Ｒ＋
Ｇ（Ｔ1 −Ｔ2 ）となるので、冷接点での吸熱量Ｑは、 Ｑ＝Ｔ2 ｉ（ｗa −ｗb ）−（１／２）ｉ2 Ｒ−Ｇ（Ｔ
1 −Ｔ2 ） となり、該ペルチェ素子に供給する電力Ｗは、 Ｗ＝ｉ2 Ｒ＋ｉ（ｗa −ｗb ）（Ｔ1 −Ｔ2 ） で、高温接点ではＷ＋Ｑなる熱量が外部に放散されるこ
とになる。なお、前記半導体の材料としては、Ｐb Ｔe
、Ｈg Ｔe 、Ｂi2Ｔe3、Ｐb Ｓe、Ｉn Ｓb 、Ｉn Ａs
、Ｉn P 、Ｇe 、Ｓi などの半導体が前記ｗが大きく
有効である。
つないで組み立てた構造のものを用い、ペルチェ起電力
は、絶対温度Ｔとその物質の熱起電力ｗの積で決まり、
高温接点での温度をＴ1 、低温接点での温度をＴ2 、冷
接点での吸熱量をＱ、それぞれの半導体の物質の熱起電
力をｗa およびｗb 、回路の内部抵抗をＲ、熱伝導度を
Ｇとすれば、冷接点に流れる熱量は（１／２）ｉ2 Ｒ＋
Ｇ（Ｔ1 −Ｔ2 ）となるので、冷接点での吸熱量Ｑは、 Ｑ＝Ｔ2 ｉ（ｗa −ｗb ）−（１／２）ｉ2 Ｒ−Ｇ（Ｔ
1 −Ｔ2 ） となり、該ペルチェ素子に供給する電力Ｗは、 Ｗ＝ｉ2 Ｒ＋ｉ（ｗa −ｗb ）（Ｔ1 −Ｔ2 ） で、高温接点ではＷ＋Ｑなる熱量が外部に放散されるこ
とになる。なお、前記半導体の材料としては、Ｐb Ｔe
、Ｈg Ｔe 、Ｂi2Ｔe3、Ｐb Ｓe、Ｉn Ｓb 、Ｉn Ａs
、Ｉn P 、Ｇe 、Ｓi などの半導体が前記ｗが大きく
有効である。
【００１１】ペルチェ素子３は、前記のように低温（吸
熱）部と高温（発熱）部を有するが、前記ペルチェ素子
３の低温部側をパワー用半導体チップ１と、同じく高温
部側を絶縁金属基板６上の導体層４と、夫々接着する。
熱）部と高温（発熱）部を有するが、前記ペルチェ素子
３の低温部側をパワー用半導体チップ１と、同じく高温
部側を絶縁金属基板６上の導体層４と、夫々接着する。
【００１２】その結果、パワ−用半導体チップ１の動作
時には、パワー用半導体チップ１−ペルチェ素子３−導
体層４の経路で電流Ｉが流れ、この電流Ｉがペルチェ素
子３に供給されることにより、ペルチェ素子３が動作
し、冷却および発熱作用が発生する。
時には、パワー用半導体チップ１−ペルチェ素子３−導
体層４の経路で電流Ｉが流れ、この電流Ｉがペルチェ素
子３に供給されることにより、ペルチェ素子３が動作
し、冷却および発熱作用が発生する。
【００１３】次に、パワー用半導体チップ１から発生し
た熱の伝達経路を示す。先ず、パワー用半導体チップ１
から発生した熱は、その裏面に接着しているペルチェ素
子３の低温部により吸熱され、その吸着された熱はペル
チェ素子３の高温部から発熱し、この熱は導体層４を介
して絶縁金属基板６から放熱される。
た熱の伝達経路を示す。先ず、パワー用半導体チップ１
から発生した熱は、その裏面に接着しているペルチェ素
子３の低温部により吸熱され、その吸着された熱はペル
チェ素子３の高温部から発熱し、この熱は導体層４を介
して絶縁金属基板６から放熱される。
【００１４】前記ペルチェ素子３は従来設けていた放熱
板と比べて単位面積当たりの吸熱力が大きいので、その
面積を小さくすることができる。
板と比べて単位面積当たりの吸熱力が大きいので、その
面積を小さくすることができる。
【００１５】次に、本発明の放熱装置にペルチェ素子を
用いた半導体装置の他の実施例を図２を用いて説明す
る。
用いた半導体装置の他の実施例を図２を用いて説明す
る。
【００１６】パワー用半導体チップ１の裏面に、該パワ
ー用半導体チップ１の面積とほぼ同じまたはそれより大
きな放熱板（ヒートシンク）２を半田付け７により接着
した後、該放熱板２とペルチェ素子３を半田付け７によ
り接着し、該ペルチェ素子３とその表面に導体層４と絶
縁樹脂層５とを有する絶縁金属基板６の該導体層４とを
半田付け７により接着することにより放熱装置付きの半
導体装置が製造される。
ー用半導体チップ１の面積とほぼ同じまたはそれより大
きな放熱板（ヒートシンク）２を半田付け７により接着
した後、該放熱板２とペルチェ素子３を半田付け７によ
り接着し、該ペルチェ素子３とその表面に導体層４と絶
縁樹脂層５とを有する絶縁金属基板６の該導体層４とを
半田付け７により接着することにより放熱装置付きの半
導体装置が製造される。
【００１７】次に、パワー用半導体チップ１から発生し
た熱の伝達経路を示す。先ず、パワー用半導体チップ１
から発生した熱は、その裏面に接着している放熱板２に
伝導し、該放熱板２からその一部は大気中に放熱し、残
りの熱はペルチェ素子３の低温部により吸熱され、その
吸着された熱はペルチェ素子３の高温部から発熱し、こ
の熱は導体層４を介して絶縁金属基板６から放熱され
る。
た熱の伝達経路を示す。先ず、パワー用半導体チップ１
から発生した熱は、その裏面に接着している放熱板２に
伝導し、該放熱板２からその一部は大気中に放熱し、残
りの熱はペルチェ素子３の低温部により吸熱され、その
吸着された熱はペルチェ素子３の高温部から発熱し、こ
の熱は導体層４を介して絶縁金属基板６から放熱され
る。
【００１８】この実施例においては、前記のように放熱
装置として放熱板２およびペルチェ素子３を設けること
により、放熱板の放熱能力以上の分についてはペルチェ
素子が吸熱するので、従来の放熱板よりもその面積を小
さくすることができる。
装置として放熱板２およびペルチェ素子３を設けること
により、放熱板の放熱能力以上の分についてはペルチェ
素子が吸熱するので、従来の放熱板よりもその面積を小
さくすることができる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、パワー用半導体チップ
の裏面に直接、または該パワ−用半導体チップの面積と
ほぼ同じまたはそれより大きな放熱板（ヒ−トシンク）
を介して、ペルチェ素子を半田付けにより接着した後、
該ペルチェ素子とその表面に導体層と絶縁樹脂層とを有
する絶縁金属基板の該導体層とを半田付けにより接着し
た構造にしたので、半導体チップまたは放熱板からの熱
が熱吸収量の大きいペルチェ素子により吸熱されるので
放熱板を省いたり、放熱板の面積を小さくすることがで
き、金属絶縁基板の面積も小さくなり、その結果、半導
体装置全体を小型化することができる。更に、前記ペル
チェ素子を動作させる電流は前記パワー用半導体チップ
を駆動する電流を用いるので、ペルチェ素子用の電源を
別途設ける必要がないので、回路構成が簡素化される。
なお、この場合のパワー用半導体チップ電源の電流容量
は前記ペルチェ素子の動作の消費電力分を含んだもので
ある。
の裏面に直接、または該パワ−用半導体チップの面積と
ほぼ同じまたはそれより大きな放熱板（ヒ−トシンク）
を介して、ペルチェ素子を半田付けにより接着した後、
該ペルチェ素子とその表面に導体層と絶縁樹脂層とを有
する絶縁金属基板の該導体層とを半田付けにより接着し
た構造にしたので、半導体チップまたは放熱板からの熱
が熱吸収量の大きいペルチェ素子により吸熱されるので
放熱板を省いたり、放熱板の面積を小さくすることがで
き、金属絶縁基板の面積も小さくなり、その結果、半導
体装置全体を小型化することができる。更に、前記ペル
チェ素子を動作させる電流は前記パワー用半導体チップ
を駆動する電流を用いるので、ペルチェ素子用の電源を
別途設ける必要がないので、回路構成が簡素化される。
なお、この場合のパワー用半導体チップ電源の電流容量
は前記ペルチェ素子の動作の消費電力分を含んだもので
ある。
【００２０】本発明は、以上説明したようにペルチェ素
子を用いたより放熱効率の高い放熱装置を用いることに
より、パワ−用半導体装置の小型化をはかることができ
る。
子を用いたより放熱効率の高い放熱装置を用いることに
より、パワ−用半導体装置の小型化をはかることができ
る。
【図１】本発明の放熱装置にペルチェ素子を用いた半導
体装置の実施例を示す図である。
体装置の実施例を示す図である。
【図２】本発明の放熱装置に放熱板とペルチェ素子を用
いた半導体装置の他の実施例を示す図である。
いた半導体装置の他の実施例を示す図である。
【図３】従来の放熱板を用いた半導体装置を示す図であ
る。
る。
１ パワー用半導体チップ ２ 放熱板 ３ ペルチェ素子 ４ 導体層 ５ 絶縁（樹脂）層 ６ 絶縁金属基板 ７ 半田
Claims (6)
- 【請求項１】 パワー用半導体チップの裏面に、ペルチ
ェ素子を半田付けにより接着した構造を特徴とする放熱
装置にペルチェ素子を用いた半導体装置。 - 【請求項２】 パワー用半導体チップの裏面に、ペルチ
ェ素子を半田付けにより接着した後、該ペルチェ素子と
その表面に導体層と絶縁樹脂層とを有する絶縁金属基板
の該導体層とを半田付けにより接着した構造を特徴とす
る放熱装置にペルチェ素子を用いた半導体装置。 - 【請求項３】 パワー用半導体チップの裏面に、放熱板
（ヒートシンク）を接着した後、該放熱板とペルチェ素
子を半田付けにより接着した構造を特徴とする放熱装置
にペルチェ素子を用いた半導体装置。 - 【請求項４】 パワー用半導体チップの裏面に、該パワ
−用半導体チップの面積とほぼ同じまたはそれより大き
な放熱板（ヒートシンク）を接着した後、該放熱板とペ
ルチェ素子を半田付けにより接着した構造を特徴とする
放熱装置にペルチェ素子を用いた半導体装置。 - 【請求項５】 パワー用半導体チップの裏面に、放熱板
（ヒートシンク）を接着した後、該放熱板とペルチェ素
子を半田付けにより接着し、更に該ペルチェ素子とその
表面に導体層と絶縁樹脂層とを有する絶縁金属基板の該
導体層とを半田付けにより接着した構造を特徴とする放
熱装置にペエルチェ素子を用いた半導体装置。 - 【請求項６】 パワー用半導体チップの裏面に、該パワ
−用半導体チップの面積とほぼ同じまたはそれより大き
な放熱板（ヒートシンク）を接着した後、該放熱板とペ
ルチェ素子を半田付けにより接着し、更に該ペルチェ素
子とその表面に導体層と絶縁樹脂層とを有する絶縁金属
基板の該導体層とを半田付けにより接着した構造を特徴
とする放熱装置にペルチェ素子を用いた半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18788694A JPH0831992A (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 放熱装置にペルチェ素子を用いた半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18788694A JPH0831992A (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 放熱装置にペルチェ素子を用いた半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0831992A true JPH0831992A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=16213921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18788694A Pending JPH0831992A (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 放熱装置にペルチェ素子を用いた半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831992A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014042772A (ja) * | 2012-07-31 | 2014-03-13 | Ya Man Ltd | 温冷美容処理装置 |
| US8803275B2 (en) | 2007-03-23 | 2014-08-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Semiconductor device including power semiconductor element, branch line, and thermoelectric conversion element, and electrically powered vehicle |
| JP2018054433A (ja) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | トヨタ自動車株式会社 | 検査装置 |
-
1994
- 1994-07-19 JP JP18788694A patent/JPH0831992A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8803275B2 (en) | 2007-03-23 | 2014-08-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Semiconductor device including power semiconductor element, branch line, and thermoelectric conversion element, and electrically powered vehicle |
| JP2014042772A (ja) * | 2012-07-31 | 2014-03-13 | Ya Man Ltd | 温冷美容処理装置 |
| JP2018054433A (ja) * | 2016-09-28 | 2018-04-05 | トヨタ自動車株式会社 | 検査装置 |
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