JPH10284685A - 電力用半導体モジュール - Google Patents
電力用半導体モジュールInfo
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- JPH10284685A JPH10284685A JP10281597A JP10281597A JPH10284685A JP H10284685 A JPH10284685 A JP H10284685A JP 10281597 A JP10281597 A JP 10281597A JP 10281597 A JP10281597 A JP 10281597A JP H10284685 A JPH10284685 A JP H10284685A
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- heat
- semiconductor chip
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱抵抗の低い電力用半導体モジュールを提供
する。 【解決手段】 無電解めっき又は金属箔のろう付のよう
な方法で、アルミナ板または窒化アルミニウム板のよう
な絶縁板の両側に金属皮膜を形成した絶縁板２を形成
し、この絶縁板２の片側の金属皮膜の上に電力半導体チ
ップ１を接合する。半田付のような方法で前記電力半導
体チップ１を搭載した前記絶縁板２を、アルミニューム
又は銅のような熱伝導率の高い材料で形成した放熱器１
１に直接接合する。前記絶縁板２と電力半導体チップ１
を搭載した電力用半導体モジュールに電気の入出力端子
６を設けて、電力半導体チップ１の周りを囲むように樹
脂ケース５を形成する。
する。 【解決手段】 無電解めっき又は金属箔のろう付のよう
な方法で、アルミナ板または窒化アルミニウム板のよう
な絶縁板の両側に金属皮膜を形成した絶縁板２を形成
し、この絶縁板２の片側の金属皮膜の上に電力半導体チ
ップ１を接合する。半田付のような方法で前記電力半導
体チップ１を搭載した前記絶縁板２を、アルミニューム
又は銅のような熱伝導率の高い材料で形成した放熱器１
１に直接接合する。前記絶縁板２と電力半導体チップ１
を搭載した電力用半導体モジュールに電気の入出力端子
６を設けて、電力半導体チップ１の周りを囲むように樹
脂ケース５を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、種々の電力用半導
体を搭載した電力用半導体モジュールに関し、特に熱の
放熱効率の改善に関するものである。
体を搭載した電力用半導体モジュールに関し、特に熱の
放熱効率の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本発明の従来の技術の電力用半導体モジ
ュールの断面を図８に示す。従来の技術では通常メタラ
イズした絶縁板２の上に電力半導体チップ１を半田付け
で接合してこの電力半導体チップ１を載せた絶縁板２を
さらに半田付けでベース板８２に接合して、電気入出力
端子６を形成してから、前記接合したベース板８２の上
に樹脂ケース５を接着剤で接合して、前期樹脂ケース５
の中には絶縁を目的としたゲルを充填して電力用半導体
モジュールを形成する。ベース板８２にはビスで前記電
力半導体モジュールを熱伝導器８３に固定するための取
り付け穴を設ける。前記取り付け穴にビス８１ａ、８１
ｂを取り付けることによって前記電力半導体モジュール
を前記熱伝導器８３にビス留めを行なう。電力半導体チ
ップ１の発熱量によって熱伝導器８３の熱抵抗が選定さ
れる。このベース板８２と熱伝導器８３の間には熱伝導
率が高い、例えばシリコン系のグリースを塗布して隙間
を埋める。
ュールの断面を図８に示す。従来の技術では通常メタラ
イズした絶縁板２の上に電力半導体チップ１を半田付け
で接合してこの電力半導体チップ１を載せた絶縁板２を
さらに半田付けでベース板８２に接合して、電気入出力
端子６を形成してから、前記接合したベース板８２の上
に樹脂ケース５を接着剤で接合して、前期樹脂ケース５
の中には絶縁を目的としたゲルを充填して電力用半導体
モジュールを形成する。ベース板８２にはビスで前記電
力半導体モジュールを熱伝導器８３に固定するための取
り付け穴を設ける。前記取り付け穴にビス８１ａ、８１
ｂを取り付けることによって前記電力半導体モジュール
を前記熱伝導器８３にビス留めを行なう。電力半導体チ
ップ１の発熱量によって熱伝導器８３の熱抵抗が選定さ
れる。このベース板８２と熱伝導器８３の間には熱伝導
率が高い、例えばシリコン系のグリースを塗布して隙間
を埋める。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では電力用
半導体モジュールを形成した後、ベース板８２を熱伝導
器８３に固定する必要がある。このベース８２と熱伝導
器８３の間には前記の通り隙間を埋めるために熱伝導率
が高い、例えばシリコン系のグリースを塗布する必要が
ある。しかし、このベース板８２と熱伝導器８３の間の
熱抵抗があるために半導体チップ１の発熱を放熱する効
率が低下する。
半導体モジュールを形成した後、ベース板８２を熱伝導
器８３に固定する必要がある。このベース８２と熱伝導
器８３の間には前記の通り隙間を埋めるために熱伝導率
が高い、例えばシリコン系のグリースを塗布する必要が
ある。しかし、このベース板８２と熱伝導器８３の間の
熱抵抗があるために半導体チップ１の発熱を放熱する効
率が低下する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】第一の発明は、放熱機能
を有した熱伝導器の上に直接絶縁層を形成して、前記絶
縁層の上に電力半導体チップを搭載した電力用半導体モ
ジュールである。すなわち、前記電力半導体チップでの
発熱を放熱処理できる熱伝導器を選定し、この熱伝導器
の上に直接電気的絶縁層を形成して、この電気的絶縁層
の上に前記半導体チップを搭載する。
を有した熱伝導器の上に直接絶縁層を形成して、前記絶
縁層の上に電力半導体チップを搭載した電力用半導体モ
ジュールである。すなわち、前記電力半導体チップでの
発熱を放熱処理できる熱伝導器を選定し、この熱伝導器
の上に直接電気的絶縁層を形成して、この電気的絶縁層
の上に前記半導体チップを搭載する。
【０００５】第二の発明は、放熱機能を有した熱伝導器
の上と下の両面に直接絶縁層を形成して、前記絶縁層の
上に電力半導体チップを搭載した電力用半導体モジュー
ルである。すなわち、熱伝導器の両面に搭載される前記
電力半導体チップでの発熱を放熱処理できる熱伝導器を
選定し、この熱伝導器の上に直接電気的絶縁層を形成し
て、この電気的絶縁層の上に前記電力半導体チップを搭
載する。
の上と下の両面に直接絶縁層を形成して、前記絶縁層の
上に電力半導体チップを搭載した電力用半導体モジュー
ルである。すなわち、熱伝導器の両面に搭載される前記
電力半導体チップでの発熱を放熱処理できる熱伝導器を
選定し、この熱伝導器の上に直接電気的絶縁層を形成し
て、この電気的絶縁層の上に前記電力半導体チップを搭
載する。
【０００６】第三の発明は、水冷式の放熱機能を有した
熱伝導器の上に直接絶縁層を形成して、前記絶縁層の上
に電力半導体チップを搭載した電力用半導体モジュール
である。すなわち、前記電力半導体チップでの発熱を放
熱処理できる水冷式の熱伝導器を選定し、この水冷式の
熱伝導器の上に直接電気的絶縁層を形成して、この電気
的絶縁層の上に前記半導体チップを搭載する。水は前記
熱伝導器を通過することによって前記電力半導体チップ
の冷却を行う。
熱伝導器の上に直接絶縁層を形成して、前記絶縁層の上
に電力半導体チップを搭載した電力用半導体モジュール
である。すなわち、前記電力半導体チップでの発熱を放
熱処理できる水冷式の熱伝導器を選定し、この水冷式の
熱伝導器の上に直接電気的絶縁層を形成して、この電気
的絶縁層の上に前記半導体チップを搭載する。水は前記
熱伝導器を通過することによって前記電力半導体チップ
の冷却を行う。
【０００７】第四の発明は、水冷式の放熱機能を有した
熱伝導器の上と下の両面に直接絶縁層を形成して、前記
絶縁層の上に電力半導体チップを搭載した電力用半導体
モジュールである。すなわち、熱伝導器の両面に搭載さ
れる前記電力半導体チップでの発熱を放熱処理できる水
冷式の熱伝導器を選定し、この水冷式の熱伝導器の上に
直接電気的絶縁層を形成して、この電気的絶縁層の上に
前記電力半導体チップを搭載する。水は前記熱伝導器を
通過することによって前記電力半導体チップの冷却を行
う。
熱伝導器の上と下の両面に直接絶縁層を形成して、前記
絶縁層の上に電力半導体チップを搭載した電力用半導体
モジュールである。すなわち、熱伝導器の両面に搭載さ
れる前記電力半導体チップでの発熱を放熱処理できる水
冷式の熱伝導器を選定し、この水冷式の熱伝導器の上に
直接電気的絶縁層を形成して、この電気的絶縁層の上に
前記電力半導体チップを搭載する。水は前記熱伝導器を
通過することによって前記電力半導体チップの冷却を行
う。
【０００８】第五の発明は、水冷式の放熱機能を有した
熱伝導器の上に直接絶縁層を形成して、前記絶縁層の上
に電力半導体チップを搭載した電力用半導体モジュール
を２枚、向かい合わせに結合して、水冷の水が一方の熱
伝導器に入り、他方の熱伝導器から出る電力用半導体モ
ジュールである。すなわち、二つの同じ構造の水冷式熱
伝導器にそれぞれ絶縁層を形成し、前記絶縁層の上にそ
れぞれの電力半導体チップを搭載して二つの電力用半導
体モジュールを形成する。この二つの電力用半導体モジ
ュールを向かいあわせに組み合わせする。水は片方の電
力用半導体モジュールに入り、熱伝導器内部で二つ目の
電力用半導体モジュールに渡り、この二つ目の電力用半
導体モジュールから水は出て冷却を行う。
熱伝導器の上に直接絶縁層を形成して、前記絶縁層の上
に電力半導体チップを搭載した電力用半導体モジュール
を２枚、向かい合わせに結合して、水冷の水が一方の熱
伝導器に入り、他方の熱伝導器から出る電力用半導体モ
ジュールである。すなわち、二つの同じ構造の水冷式熱
伝導器にそれぞれ絶縁層を形成し、前記絶縁層の上にそ
れぞれの電力半導体チップを搭載して二つの電力用半導
体モジュールを形成する。この二つの電力用半導体モジ
ュールを向かいあわせに組み合わせする。水は片方の電
力用半導体モジュールに入り、熱伝導器内部で二つ目の
電力用半導体モジュールに渡り、この二つ目の電力用半
導体モジュールから水は出て冷却を行う。
【０００９】第六の発明は、水冷式の放熱機能を有した
熱伝導器の上に直接絶縁層を形成して、前記絶縁層の上
に電力半導体チップを搭載した電力用半導体モジュール
を２枚、向かい合わせに結合して、水冷の水が一方の熱
伝導器に入り、他方の熱伝導器から出る電力用半導体モ
ジュールにおいて、前記熱伝導器に蛇行状の水路を設け
たことを特徴とする電力用半導体モジュールである。す
なわち、二つの同じ構造の蛇行状の水路を設けた水冷式
熱伝導器に、それぞれ絶縁層を形成し、前記絶縁層の上
にそれぞれの電力半導体チップを搭載して二つの電力用
半導体モジュールを形成する。この二つの電力用半導体
モジュールを向かいあわせに組み合わせする。水は片方
の電力用半導体モジュールに入り熱伝導器内部で二つ目
の電力用半導体モジュールに渡り、この二つ目のモジュ
ールから水は出て冷却を行う。
熱伝導器の上に直接絶縁層を形成して、前記絶縁層の上
に電力半導体チップを搭載した電力用半導体モジュール
を２枚、向かい合わせに結合して、水冷の水が一方の熱
伝導器に入り、他方の熱伝導器から出る電力用半導体モ
ジュールにおいて、前記熱伝導器に蛇行状の水路を設け
たことを特徴とする電力用半導体モジュールである。す
なわち、二つの同じ構造の蛇行状の水路を設けた水冷式
熱伝導器に、それぞれ絶縁層を形成し、前記絶縁層の上
にそれぞれの電力半導体チップを搭載して二つの電力用
半導体モジュールを形成する。この二つの電力用半導体
モジュールを向かいあわせに組み合わせする。水は片方
の電力用半導体モジュールに入り熱伝導器内部で二つ目
の電力用半導体モジュールに渡り、この二つ目のモジュ
ールから水は出て冷却を行う。
【００１０】第七の発明は、ヒートパイプの原理によっ
て放熱機能を有する熱伝導器の上に直接絶縁層を形成し
て、前記絶縁層の上に電力半導体チップを搭載した電力
用半導体モジュールである。すなわち、前記ヒートパイ
プの入熱部に直接絶縁層を形成してこの絶縁層の上に電
力半導体チップを搭載して電力用半導体モジュールを形
成する。前記電力半導体チップから発熱した熱は放熱部
へと伝達して、前記放熱部から放熱されて、前記電力半
導体チップが冷却される。
て放熱機能を有する熱伝導器の上に直接絶縁層を形成し
て、前記絶縁層の上に電力半導体チップを搭載した電力
用半導体モジュールである。すなわち、前記ヒートパイ
プの入熱部に直接絶縁層を形成してこの絶縁層の上に電
力半導体チップを搭載して電力用半導体モジュールを形
成する。前記電力半導体チップから発熱した熱は放熱部
へと伝達して、前記放熱部から放熱されて、前記電力半
導体チップが冷却される。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図１
から図７を参照して説明する。図１から図７にはそれぞ
れ第一から第七の発明の実施の形態をそれぞれ一例を示
す。
から図７を参照して説明する。図１から図７にはそれぞ
れ第一から第七の発明の実施の形態をそれぞれ一例を示
す。
【００１２】第一の発明の実施の形態を図１に示す。無
電解めっき又は金属箔のろう付のような方法で、アルミ
ナ板又は窒化アルミニウム板のような絶縁板の両側に金
属皮膜を形成した絶縁板２を形成し、この絶縁板２の片
面の金属皮膜の上に電力半導体チップ１を接合する。半
田付のような方法で前記半導体チップ１を搭載した前記
絶縁板２を、アルミニウム又は銅のような熱伝導率の高
い材料で形成した熱伝導器１１に接合する。前記絶縁板
２と電力半導体チップ１を搭載した電力半導体モジュー
ルに電気の入出力端子を設けて、電力半導体チップ１の
周りを囲むように樹脂ケース５を形成する。前記電力半
導体チップ１が発熱する熱を風冷で完全放熱する低い熱
抵抗になるように前記熱伝導器１１の形状及び寸法を選
ぶ。
電解めっき又は金属箔のろう付のような方法で、アルミ
ナ板又は窒化アルミニウム板のような絶縁板の両側に金
属皮膜を形成した絶縁板２を形成し、この絶縁板２の片
面の金属皮膜の上に電力半導体チップ１を接合する。半
田付のような方法で前記半導体チップ１を搭載した前記
絶縁板２を、アルミニウム又は銅のような熱伝導率の高
い材料で形成した熱伝導器１１に接合する。前記絶縁板
２と電力半導体チップ１を搭載した電力半導体モジュー
ルに電気の入出力端子を設けて、電力半導体チップ１の
周りを囲むように樹脂ケース５を形成する。前記電力半
導体チップ１が発熱する熱を風冷で完全放熱する低い熱
抵抗になるように前記熱伝導器１１の形状及び寸法を選
ぶ。
【００１３】第二の発明の実施の形態を図２に示す。無
電解めっき又は金属箔のろう付のような方法で、アルミ
ナ板又は窒化アルミニウム板のような絶縁板の両側に金
属皮膜を形成した絶縁板２、４を形成し、この絶縁板
２、４の片側の金属皮膜の上に電力半導体チップ１、３
を接合する。半田付のような方法で前記半導体チップ
１、３を搭載した前記絶縁板２、４を、アルミニウム又
は銅のような熱伝導率の高い材料で形成した熱伝導器２
１の両面に接合する。前記絶縁板２、４と電力半導体チ
ップ１、３を搭載した電力用半導体モジュールに電気の
入出力端子６、８を設けて、電力半導体チップ１、３の
周りを囲むように樹脂ケース５、７を形成する。前記半
導体チップ１、３が発熱する熱を風冷で完全放熱する、
低い熱抵抗になるように前記熱伝導器２１の形状及び寸
法を選ぶ。
電解めっき又は金属箔のろう付のような方法で、アルミ
ナ板又は窒化アルミニウム板のような絶縁板の両側に金
属皮膜を形成した絶縁板２、４を形成し、この絶縁板
２、４の片側の金属皮膜の上に電力半導体チップ１、３
を接合する。半田付のような方法で前記半導体チップ
１、３を搭載した前記絶縁板２、４を、アルミニウム又
は銅のような熱伝導率の高い材料で形成した熱伝導器２
１の両面に接合する。前記絶縁板２、４と電力半導体チ
ップ１、３を搭載した電力用半導体モジュールに電気の
入出力端子６、８を設けて、電力半導体チップ１、３の
周りを囲むように樹脂ケース５、７を形成する。前記半
導体チップ１、３が発熱する熱を風冷で完全放熱する、
低い熱抵抗になるように前記熱伝導器２１の形状及び寸
法を選ぶ。
【００１４】第三の発明の実施の形態を図３に示す。無
電解めっき又は金属箔のろう付のような方法で、アルミ
ナ板又は窒化アルミニウム板のような絶縁板の両側に金
属皮膜を形成した絶縁板２を形成し、この絶縁板２の片
面の金属皮膜の面上に電力半導体チップ１を接合する。
半田付のような方法で前記電力半導体チップ１を搭載し
た前記絶縁板２を、アルミニウム又は銅のような熱伝導
率の高い材料で形成した熱伝導器３１に接合する。前記
絶縁板２と電力半導体チップ１を搭載した電力用半導体
モジュールに電気の入出力端子６を設けて、電力半導体
チップ１の周りを囲むように樹脂ケース５を形成する。
前記熱伝導器３１は前記半導体チップ１が発熱する熱を
完全放熱する、低い熱抵抗になるように水で冷却する。
前記冷却水は例えば水口３２から入って水口３３から出
て、熱伝導器３１を通過する間に熱伝導器３１から水に
熱が伝達され、絶縁板２と電力半導体１が冷却される。
電解めっき又は金属箔のろう付のような方法で、アルミ
ナ板又は窒化アルミニウム板のような絶縁板の両側に金
属皮膜を形成した絶縁板２を形成し、この絶縁板２の片
面の金属皮膜の面上に電力半導体チップ１を接合する。
半田付のような方法で前記電力半導体チップ１を搭載し
た前記絶縁板２を、アルミニウム又は銅のような熱伝導
率の高い材料で形成した熱伝導器３１に接合する。前記
絶縁板２と電力半導体チップ１を搭載した電力用半導体
モジュールに電気の入出力端子６を設けて、電力半導体
チップ１の周りを囲むように樹脂ケース５を形成する。
前記熱伝導器３１は前記半導体チップ１が発熱する熱を
完全放熱する、低い熱抵抗になるように水で冷却する。
前記冷却水は例えば水口３２から入って水口３３から出
て、熱伝導器３１を通過する間に熱伝導器３１から水に
熱が伝達され、絶縁板２と電力半導体１が冷却される。
【００１５】第四の発明の実施の形態を図４に示す。無
電解めっき又は金属箔のろう付のような方法で、アルミ
ナ板又は窒化アルミニウム板のような絶縁板の両側に金
属皮膜を形成した絶縁板２、４を形成し、この絶縁板
２、４の片側の金属皮膜の上にそれぞれ電力半導体チッ
プ１、３を接合する。半田付のような方法で前記半導体
チップ１、３を搭載した前記絶縁板２、４を、アルミニ
ウム又は銅のような熱伝導率の高い材料で形成した熱伝
導器４１の両面に接合する。前記絶縁板２、４と電力半
導体チップ１、３を搭載した電力用半導体モジュールに
電気の入出力端子６、８を設けて、電力半導体チップ
１、３の周りを囲むように樹脂ケース５、７を形成す
る。前記熱伝導器４１は前記半導体チップ１が発熱する
熱を完全放熱する、低い熱抵抗になるように水で冷却す
る。前記冷却水は例えば水口４２から入って水口４３か
ら出て、熱伝導器４１を通過する間に熱伝導器４１から
水に熱が伝達され、絶縁板２と電力半導体１が冷却され
る。
電解めっき又は金属箔のろう付のような方法で、アルミ
ナ板又は窒化アルミニウム板のような絶縁板の両側に金
属皮膜を形成した絶縁板２、４を形成し、この絶縁板
２、４の片側の金属皮膜の上にそれぞれ電力半導体チッ
プ１、３を接合する。半田付のような方法で前記半導体
チップ１、３を搭載した前記絶縁板２、４を、アルミニ
ウム又は銅のような熱伝導率の高い材料で形成した熱伝
導器４１の両面に接合する。前記絶縁板２、４と電力半
導体チップ１、３を搭載した電力用半導体モジュールに
電気の入出力端子６、８を設けて、電力半導体チップ
１、３の周りを囲むように樹脂ケース５、７を形成す
る。前記熱伝導器４１は前記半導体チップ１が発熱する
熱を完全放熱する、低い熱抵抗になるように水で冷却す
る。前記冷却水は例えば水口４２から入って水口４３か
ら出て、熱伝導器４１を通過する間に熱伝導器４１から
水に熱が伝達され、絶縁板２と電力半導体１が冷却され
る。
【００１６】第五の発明の実施の形態を図５に示す。図
５（ａ）では、無電解めっき又は金属箔のろう付のよう
な方法で、アルミナ板又は窒化アルミニウム板のような
絶縁板の両側に金属皮膜を形成した絶縁板２を形成し、
この絶縁板２の片側の金属皮膜の面上に電力半導体チッ
プ１を接合する。半田付のような方法で前記電力半導体
チップ１を搭載した前記絶縁板２を、アルミニウム又は
銅のような熱伝導率の高い材料で形成した熱伝導器５３
に接合する。前記絶縁板２と電力半導体チップ１を搭載
した電力用半導体モジュールに電気の入出力端子６、８
を設けて、電力半導体チップ１の周りを囲むように樹脂
ケース５を形成する。熱伝導器５３には水口５１ａから
水が入り、水路５６を通過して水口５８から出る。図５
（ａ）の下面、図５（ｂ）に示す水口５８の周りには溝
５５を設けてオーリングを固定するようになっている。
以上のような熱伝導器５３を二つ、向かいあわせに組み
合わせることによって図５（ｃ）に示す両面電力半導体
チップ１、３搭載の電力用半導体モジュールを形成す
る。図５（ｃ）では電力半導体チップ１を搭載した熱伝
導器５３と前記熱伝導器５３と同等の電力半導体３を搭
載した熱伝導器５４を組み合わせ、図５（ｃ）の下面、
図５（ｄ）に示すボルト５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２
ｄによって前記熱伝導器５３と５４同志を固定する。前
記ボルト５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄで熱伝導器５
３と５４を固定することによって前記溝５５に設けたオ
ーリングには圧力がかかって、水口５１ａから入り、水
路５６と５７を通過して水口５１ｂから出る水を水口５
８から漏れないようになる。
５（ａ）では、無電解めっき又は金属箔のろう付のよう
な方法で、アルミナ板又は窒化アルミニウム板のような
絶縁板の両側に金属皮膜を形成した絶縁板２を形成し、
この絶縁板２の片側の金属皮膜の面上に電力半導体チッ
プ１を接合する。半田付のような方法で前記電力半導体
チップ１を搭載した前記絶縁板２を、アルミニウム又は
銅のような熱伝導率の高い材料で形成した熱伝導器５３
に接合する。前記絶縁板２と電力半導体チップ１を搭載
した電力用半導体モジュールに電気の入出力端子６、８
を設けて、電力半導体チップ１の周りを囲むように樹脂
ケース５を形成する。熱伝導器５３には水口５１ａから
水が入り、水路５６を通過して水口５８から出る。図５
（ａ）の下面、図５（ｂ）に示す水口５８の周りには溝
５５を設けてオーリングを固定するようになっている。
以上のような熱伝導器５３を二つ、向かいあわせに組み
合わせることによって図５（ｃ）に示す両面電力半導体
チップ１、３搭載の電力用半導体モジュールを形成す
る。図５（ｃ）では電力半導体チップ１を搭載した熱伝
導器５３と前記熱伝導器５３と同等の電力半導体３を搭
載した熱伝導器５４を組み合わせ、図５（ｃ）の下面、
図５（ｄ）に示すボルト５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２
ｄによって前記熱伝導器５３と５４同志を固定する。前
記ボルト５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄで熱伝導器５
３と５４を固定することによって前記溝５５に設けたオ
ーリングには圧力がかかって、水口５１ａから入り、水
路５６と５７を通過して水口５１ｂから出る水を水口５
８から漏れないようになる。
【００１７】第六の発明の実施の形態を図６に示す。図
６（ａ）では、無電解めっき又は金属箔のろう付のよう
な方法で、アルミナ板又は窒化アルミニウム板のような
絶縁板の両側に金属皮膜を形成した絶縁板２を形成し、
この絶縁板２の片側の金属皮膜の面上に電力半導体チッ
プ１を接合する。半田付のような方法で前記半導体チッ
プ１を搭載した前記絶縁板２を、アルミニウム又は銅の
ような熱伝導率の高い材料で形成した熱伝導器６３に接
合する。前記絶縁板２と電力半導体チップ１を搭載した
電力用半導体モジュールに電気の入出力端子６を設け
て、電力半導体チップ１の周りを囲むように樹脂ケース
５を形成する。熱伝導器６３には水口６１ａから水が入
り、図６（ａ）の下面、図６（ｂ）に示す蛇行状の水路
６５を通過する。熱伝導器６３の下面にはオーリング用
の溝６７を設ける。
６（ａ）では、無電解めっき又は金属箔のろう付のよう
な方法で、アルミナ板又は窒化アルミニウム板のような
絶縁板の両側に金属皮膜を形成した絶縁板２を形成し、
この絶縁板２の片側の金属皮膜の面上に電力半導体チッ
プ１を接合する。半田付のような方法で前記半導体チッ
プ１を搭載した前記絶縁板２を、アルミニウム又は銅の
ような熱伝導率の高い材料で形成した熱伝導器６３に接
合する。前記絶縁板２と電力半導体チップ１を搭載した
電力用半導体モジュールに電気の入出力端子６を設け
て、電力半導体チップ１の周りを囲むように樹脂ケース
５を形成する。熱伝導器６３には水口６１ａから水が入
り、図６（ａ）の下面、図６（ｂ）に示す蛇行状の水路
６５を通過する。熱伝導器６３の下面にはオーリング用
の溝６７を設ける。
【００１８】以上のような熱伝導器６３を二つ、向かい
あわせに組み合わせることによって図６（ｃ）に示すよ
うに両面に電力半導体チップ１、３を搭載の電力用半導
体モジュールを形成する。図６（ｃ）では電力半導体チ
ップ１を搭載した熱伝導器６３と前記熱伝導器６３と同
等の電力半導体チップ３を搭載した熱伝導器６４を組み
合わせ、図６（ｃ）の下面、図６（ｄ）に示すボルト６
２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄによって前記熱伝導器６
３と６４同志を固定する。前記ボルト６２ａ、６２ｂ、
６２ｃ、６２ｄで熱伝導器６３と６４を固定することに
よって前記溝６７のオーリングには圧力がかかって密閉
構造を形成する。熱伝導器６３の蛇行状の水路６５は熱
伝導器６４の蛇行状の水路６６と重なり、前記一方の水
路の二倍の断面積の蛇行状の水路を形成する。冷却用水
は水口６１ａから入って蛇行状の水路６５、６６を通過
して水口６１ｂから出る。この蛇行状の水路６５、６６
を通過する課程で熱伝導器６３及び熱伝導器６４の熱を
冷却水に伝達され、絶縁板２、４と電力半導体チップ
１、３の冷却を行う。溝６７にオーリングを設けること
によって水口６１ａから入った水はそとに漏れなく、水
口６１ｂから出る。さらに、熱伝導器６３と熱伝導器６
４を組み合わせたときに、水路６５と水路６６の組み合
わせの蛇行状を確保するために図６（ｂ）の斜線部には
接着剤を塗布する。すなわち、熱伝導器６３と熱伝導器
６４の組合せ部分に接着剤を塗布する。
あわせに組み合わせることによって図６（ｃ）に示すよ
うに両面に電力半導体チップ１、３を搭載の電力用半導
体モジュールを形成する。図６（ｃ）では電力半導体チ
ップ１を搭載した熱伝導器６３と前記熱伝導器６３と同
等の電力半導体チップ３を搭載した熱伝導器６４を組み
合わせ、図６（ｃ）の下面、図６（ｄ）に示すボルト６
２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄによって前記熱伝導器６
３と６４同志を固定する。前記ボルト６２ａ、６２ｂ、
６２ｃ、６２ｄで熱伝導器６３と６４を固定することに
よって前記溝６７のオーリングには圧力がかかって密閉
構造を形成する。熱伝導器６３の蛇行状の水路６５は熱
伝導器６４の蛇行状の水路６６と重なり、前記一方の水
路の二倍の断面積の蛇行状の水路を形成する。冷却用水
は水口６１ａから入って蛇行状の水路６５、６６を通過
して水口６１ｂから出る。この蛇行状の水路６５、６６
を通過する課程で熱伝導器６３及び熱伝導器６４の熱を
冷却水に伝達され、絶縁板２、４と電力半導体チップ
１、３の冷却を行う。溝６７にオーリングを設けること
によって水口６１ａから入った水はそとに漏れなく、水
口６１ｂから出る。さらに、熱伝導器６３と熱伝導器６
４を組み合わせたときに、水路６５と水路６６の組み合
わせの蛇行状を確保するために図６（ｂ）の斜線部には
接着剤を塗布する。すなわち、熱伝導器６３と熱伝導器
６４の組合せ部分に接着剤を塗布する。
【００１９】第七の発明の実施の形態を図７に示す。無
電解めっき又は金属箔のろう付のような方法で、アルミ
ナ板又は窒化アルミニウム板のような絶縁板の両側に金
属皮膜を形成した絶縁板２を形成し、この絶縁板２の片
側の金属皮膜の面上に電力半導体チップ１を接合する。
半田付のような方法で前記半導体チップ１を搭載した前
記絶縁板２を、アルミニウム又は銅のような熱伝導率の
高い材料で形成した熱伝導器７１に接合する。前記絶縁
板２と電力半導体チップ１を搭載した電力用半導体モジ
ュールに電気の入出力端子６を設けて、電力半導体チッ
プ１の周りを囲むように樹脂ケース５を形成する。前記
熱伝導器７１はヒートパイプ７５に接合されて、前記ヒ
ートパイプ７５はフィン７３に接合される。前記電力半
導体チップ１が発熱した熱は絶縁板２に伝達され、熱伝
導器７１に伝達される。熱伝導器７１からは前記熱はヒ
ートパイプ７５の入熱部７２に伝達され、前記ヒートパ
イプ７５の動作液を加熱して蒸気化される。蒸気化され
た動作液は前記ヒートパイプ７５の放熱部に移り、フィ
ン７３によって冷却されて凝縮する。前記蒸気化と凝縮
のサイクルによって電力半導体チップ１の熱はフィン７
３から放熱される。
電解めっき又は金属箔のろう付のような方法で、アルミ
ナ板又は窒化アルミニウム板のような絶縁板の両側に金
属皮膜を形成した絶縁板２を形成し、この絶縁板２の片
側の金属皮膜の面上に電力半導体チップ１を接合する。
半田付のような方法で前記半導体チップ１を搭載した前
記絶縁板２を、アルミニウム又は銅のような熱伝導率の
高い材料で形成した熱伝導器７１に接合する。前記絶縁
板２と電力半導体チップ１を搭載した電力用半導体モジ
ュールに電気の入出力端子６を設けて、電力半導体チッ
プ１の周りを囲むように樹脂ケース５を形成する。前記
熱伝導器７１はヒートパイプ７５に接合されて、前記ヒ
ートパイプ７５はフィン７３に接合される。前記電力半
導体チップ１が発熱した熱は絶縁板２に伝達され、熱伝
導器７１に伝達される。熱伝導器７１からは前記熱はヒ
ートパイプ７５の入熱部７２に伝達され、前記ヒートパ
イプ７５の動作液を加熱して蒸気化される。蒸気化され
た動作液は前記ヒートパイプ７５の放熱部に移り、フィ
ン７３によって冷却されて凝縮する。前記蒸気化と凝縮
のサイクルによって電力半導体チップ１の熱はフィン７
３から放熱される。
【００２０】
【発明の効果】従来技術のベース８２を使用せずに、電
力半導体チップ１を搭載した絶縁板２を熱伝導器１１、
２１、３１、４１、５３、５４、６３、６４、又は熱伝
導器７１に直接接合することで、前記ベース８２と熱伝
導器８３の間の熱抵抗分がなくなり、同じ材料と同じ形
状で比較した場合、従来より小さい熱抵抗の電力用半導
体モジュールを形成できる。
力半導体チップ１を搭載した絶縁板２を熱伝導器１１、
２１、３１、４１、５３、５４、６３、６４、又は熱伝
導器７１に直接接合することで、前記ベース８２と熱伝
導器８３の間の熱抵抗分がなくなり、同じ材料と同じ形
状で比較した場合、従来より小さい熱抵抗の電力用半導
体モジュールを形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の発明の電力用半導体モジュールの実施の
形態の図である。
形態の図である。
【図２】第二の発明の電力用半導体モジュールの実施の
形態の図である。
形態の図である。
【図３】第三の発明の電力用半導体モジュールの実施の
形態の図である。
形態の図である。
【図４】第四の発明の電力用半導体モジュールの実施の
形態の図である。
形態の図である。
【図５】第五の発明の電力用半導体モジュールの実施の
形態の図である。
形態の図である。
【図６】第六の発明の電力用半導体モジュールの実施の
形態の図である。
形態の図である。
【図７】第七の発明の電力用半導体モジュールの実施の
形態の図である。
形態の図である。
【図８】従来技術の電力用半導体モジュールの図であ
る。
る。
１、３ 電力半導体チップ ２、４ 絶縁板 ５、７ 樹脂ケース ６、８ 電気入出力端子 １１、２１、３１、４１、５３、５４、６３、６４ 熱
伝導器 ３２、３３、４２ａ、４２ｂ、５１ａ、５１ｂ、５８、
６１ａ、６１ｂ 水口 ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、６２ａ、６２ｂ、６
２ｃ、６２ｄ ボルト ５５ 溝 ５６、５７ 水路 ６５、６６ 蛇行状の水路 ７１ 熱伝導器 ７２ 動作液 ７３ 放熱フィン ７４ ヒートパイプ ８１ａ、８１ｂ ビス ８２ ベース板 ８３ 熱伝導器
伝導器 ３２、３３、４２ａ、４２ｂ、５１ａ、５１ｂ、５８、
６１ａ、６１ｂ 水口 ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、６２ａ、６２ｂ、６
２ｃ、６２ｄ ボルト ５５ 溝 ５６、５７ 水路 ６５、６６ 蛇行状の水路 ７１ 熱伝導器 ７２ 動作液 ７３ 放熱フィン ７４ ヒートパイプ ８１ａ、８１ｂ ビス ８２ ベース板 ８３ 熱伝導器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 成治 大阪府大阪市東淀川区淡路２丁目14番３号 株式会社三社電機製作所内
Claims (7)
- 【請求項１】 放熱機能を有した熱伝導器の上に直接絶
縁層を形成して、前記絶縁層の上に電力半導体チップを
搭載した電力用半導体モジュール。 - 【請求項２】 放熱機能を有した熱伝導器の上と下の両
面に直接絶縁層を形成して、前記絶縁層の上に電力半導
体チップを搭載した電力用半導体モジュール。 - 【請求項３】 水冷式の放熱機能を有した熱伝導器の片
面上に直接絶縁層を形成して、前記絶縁層の上に電力半
導体チップを搭載した電力用半導体モジュール。 - 【請求項４】 水冷式の放熱機能を有した熱伝導器の両
面に直接絶縁層を形成して、前記絶縁層の上に電力半導
体チップを搭載した電力用半導体モジュール。 - 【請求項５】 水冷式の放熱機能を有した熱伝導器の片
面上に直接絶縁層を形成して、前記絶縁層の上に電力半
導体チップを搭載した電力用半導体モジュールを２枚、
向かい合わせに結合して、水冷の水が一方の熱伝導器に
入り、他方の熱伝導器から出る電力用半導体モジュー
ル。 - 【請求項６】 水冷式の放熱機能を有した熱伝導器の片
面上に直接絶縁層を形成して、前記絶縁層の上に電力半
導体チップを搭載した電力用半導体モジュールを２枚、
向かい合わせに結合して、水冷の水が一方の熱伝導器に
入り、他方の熱伝導器から出る電力用半導体モジュール
において、前記熱伝導器に蛇行状の水路を設けたことを
特徴とする電力用半導体モジュール。 - 【請求項７】 ヒートパイプが接続された放熱機能を有
する熱伝導器の上に直接絶縁層を形成して、前記絶縁層
の上に電力半導体チップを搭載した電力用半導体モジュ
ール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10281597A JPH10284685A (ja) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | 電力用半導体モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10281597A JPH10284685A (ja) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | 電力用半導体モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284685A true JPH10284685A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=14337536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10281597A Pending JPH10284685A (ja) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | 電力用半導体モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10284685A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005151747A (ja) * | 2003-11-18 | 2005-06-09 | Toyota Motor Corp | 電気機器の冷却構造 |
| JP2006528879A (ja) * | 2003-05-26 | 2006-12-21 | ヴァレオ エキプマン エレクトリク モトゥール | 自動車用のオルタネータなどの回転電気機械 |
| JP2009159815A (ja) * | 2009-04-10 | 2009-07-16 | Hitachi Ltd | 電力変換装置 |
| JP2012059952A (ja) * | 2010-09-09 | 2012-03-22 | Mitsubishi Electric Corp | 電子機器冷却構造 |
| JP2013085470A (ja) * | 2012-12-10 | 2013-05-09 | Hitachi Ltd | インバータ |
| JP2013110241A (ja) * | 2011-11-21 | 2013-06-06 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
| JP2013201454A (ja) * | 2013-06-05 | 2013-10-03 | Mitsubishi Electric Corp | 電力用半導体装置の製造方法 |
| DE102014103481A1 (de) * | 2014-03-14 | 2015-03-12 | Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg | Leistungshalbleitereinrichtung |
| JP2016081988A (ja) * | 2014-10-14 | 2016-05-16 | 矢崎総業株式会社 | 半導体遮断器の放熱構造 |
| DE102015203587A1 (de) * | 2015-02-27 | 2016-09-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Herstellen eines leistungselektronischen Systems mit integriertem Wärmetauscher und leistungselektronisches System |
| CN106716582A (zh) * | 2014-10-14 | 2017-05-24 | 矢崎总业株式会社 | 维修插头 |
| WO2021181895A1 (ja) * | 2020-03-10 | 2021-09-16 | 株式会社日立製作所 | 電力変換ユニット、電力変換装置、および移動体 |
-
1997
- 1997-04-04 JP JP10281597A patent/JPH10284685A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2021181895A1 (ja) * | 2020-03-10 | 2021-09-16 | 株式会社日立製作所 | 電力変換ユニット、電力変換装置、および移動体 |
| JP2021145395A (ja) * | 2020-03-10 | 2021-09-24 | 株式会社日立製作所 | 電力変換ユニット、電力変換装置、および移動体 |
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