JPH11168158A - 半導体電力変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体電力変換装置に関し、冷却フィンを大
型化させることなく半導体素子の温度上昇を効率的に低
減できるようにする。 【解決手段】 半導体素子１の端子側に配線基板２が取
り付けてあり、ベース側には冷却フィン４が取り付けて
ある。配線基板２は、例えば銅の薄板を用いて表面積を
大きく作製した複数の配線導体２ａ、２ｂ、２ｃから成
る。装置内にはファン３によって空気の流れが形成され
ている。半導体素子１内で発生した熱は冷却フィン４に
伝導すると共に、配線基板２にも伝導する。冷却フィン
４に伝導する熱は冷却フィン４中を流れる空気によって
放散され、配線基板２に伝導する熱は配線基板２側を流
れる空気によって放散される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体電力変換装
置、特に冷却性能を向上させた半導体電力変換装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体電力変換装置は、電力変換
用の半導体素子の端子側に配線基板が取り付けてあり、
ベース側に冷却フィンが取り付けてある。この冷却フィ
ンには接続部材を介してファンが取り付けてある。配線
基板から半導体素子に電力を供給すると、半導体素子は
電力変換を行い、その際に発熱する。半導体素子内で発
生したこの熱は冷却フィンに伝導する。一方、回転する
ファンは、冷却フィン−接続部材−ファンを結ぶ方向に
空気の流れを形成している。冷却フィン内には、ファン
に向かって常時空気が流れている。この冷却フィン内を
流れる空気が冷却フィンに伝導した半導体素子の熱を放
散させることにより、発熱源である半導体素子が冷却さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の半導体電力変換装置は、半導体素子のベース側に取り
付けた冷却フィンによって半導体素子を冷却している。
したがって、冷却能力を大きくするには冷却フィンを大
きくする必要がある。しかし、冷却フィン上のある点の
冷却能力は発熱源からの距離に反比例するから、冷却フ
ィンを一定の大きさ以上に大きくしても冷却能力は向上
しない。その結果、冷却フィンの有効な大きさは自ずと
決まってしまうから、冷却フィンの冷却能力にも限界が
ある。したがって、従来の半導体電力変換装置には冷却
性能に限界があるという課題があった。

【０００４】この発明は、上記の課題を解決するために
なされたものであり、冷却フィンを大きくすることな
く、冷却性能を向上させることのできる半導体電力変換
装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明に係る半導体電力変換装置は次のように
構成する。

【０００６】（１）半導体素子と、前記半導体素子の底
面に接して取り付けられ、前記半導体素子が発生させる
熱を放散させる冷却体と、前記半導体素子の端子に取り
付けられ、前記半導体素子が発生させる熱を放散させる
放熱能を有する配線導体とを備えるように構成する。

【０００７】（２）前記冷却体および前記配線導体から
離間した位置に、装置内に空気の流れを形成するファン
を設けるように構成する。

【０００８】（３）前記配線導体の表面積を大きく形成
するように構成する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の一形態を説明する。

【００１０】図１はこの発明の実施の一形態による半導
体電力変換装置の斜視図であり、図２は図１の側面図で
ある。電力変換用の半導体素子１の端子側に配線基板２
が取り付けてあり、ベース側には冷却フィン（冷却体）
４が取り付けてある。半導体素子１としては、例えばＩ
ＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラ型トランジスタ）モジュ
ールなどを用いる。図１は８個の半導体素子１を搭載し
た例を示している。配線基板２は、例えば銅の薄板を用
いて表面積を大きく作製した複数の配線導体から成る。
図１および図２は、配線基板２が３個の配線導体２ａ、
２ｂおよび２ｃから成る例を示している。ファン３は、
冷却フィン４から離間した位置に設ける。図１はファン
３を２個設けた例を示している。

【００１１】次に図１および図２に示すこの発明の実施
の一形態による半導体電力変換装置の動作を説明する。

【００１２】ファン３が回転すると図２中に矢印で示す
空気の流れが形成される。この空気の流れは冷却フィン
４中だけでなく、配線基板２側にも形成される。一方、
配線基板２から電力を供給された半導体素子１は電力変
換を行い、その際に発熱する。半導体素子１内で発生し
た熱は冷却フィン４に伝導すると共に、配線基板２にも
伝導する。冷却フィン４に伝導する熱は冷却フィン４中
を流れる空気によって放散され、配線基板２に伝導する
熱は配線基板２側を流れる空気によって放散される。こ
のように、この発明の実施の一形態による半導体電力変
換装置では、半導体素子１が発生する熱を冷却フィン４
および配線基板２の双方によって放散させることができ
るから、発熱源である半導体素子１を効率的に冷却する
ことができる。

【００１３】図３はこの発明の実施の一形態による半導
体電力変換装置における放熱経路の詳細を示す図であ
る。図３において、半導体素子１はモジュール構造を有
する。このモジュールは、モジュールベース７、このモ
ジュールベース７上にマウントされたＩＧＢＴ（絶縁ゲ
ートバイポーラ型トランジスタ）６およびモジュール端
子８ａ、８ｂ、ＩＧＢＴ６とモジュール端子８ａ、８ｂ
とを電気的に接続するボンディングワイア９ａ、９ｂ、
並びにこれらの部品を封止するモジュールケース１０か
ら成る。半導体素子１のモジュールベース７側には冷却
フィン４を取り付け、端子側には配線基板２を取り付け
る。冷却フィン４は、例えばアルミニウム製の多数のフ
ィンを空気の流れを妨げないように配置して作製する。
一方、配線基板２は、例えば銅の薄板を用いて表面積を
大きく作製した複数の配線導体２ｄ、２ｅから成る。こ
の配線導体２ｄ、２ｅは、ビス１１ａ、１１ｂによって
モジュール端子８ａ、８ｂと接続されている。

【００１４】次に図３を用いて、この発明の実施の一形
態による半導体電力変換装置における放熱の様子を説明
する。

【００１５】ＩＧＢＴ６から発生する熱はモジュールベ
ース７に伝導する。モジュールベース７に伝導した熱
は、２つの経路に分かれて伝導する。一方はモジュール
ベース７に接する冷却フィン４に伝導し、他方はモジュ
ール端子８ａ、８ｂ中を通り、配線導体２ｄ、２ｅに伝
導する。冷却フィン４の中および配線導体２ｄ、２ｅの
周辺には空気が流れているから、冷却フィン４および配
線導体２ｄ、２ｅに伝導する熱はこの空気の流れによっ
て放散される。

【００１６】以上のように、この発明の実施の一形態に
よれば、半導体電力変換装置において、半導体素子１が
発生する熱を冷却フィン４および配線基板２の双方によ
って放散させることができるから、冷却フィン４を大型
化させることなく、したがって装置全体の大きさを変え
ることなく、発熱源である半導体素子１の温度上昇を効
率的に低減することができる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、半導
体電力変換装置において、半導体素子から発生する熱を
冷却フィンおよび配線基板の双方によって放散させるこ
とができるから、冷却フィンを大型化させることなく、
したがって装置全体の大きさを変えることなく、発熱源
である半導体素子の温度上昇を効率的に低減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の一形態による半導体電力変換
装置の斜視図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】この発明の実施の一形態による半導体電力変換
装置における放熱経路の詳細を示す図である。

【符号の説明】

１ 半導体素子 ２ 配線基板 ３ ファン ４ 冷却フィン ２ａ、２ｂ、２ｃ 配線導体 ６ ＩＧＢＴ ７ モジュールベース ８ａ、８ｂ モジュール端子 ９ａ、９ｂ ボンディングワイア １０ モジュールケース １１ａ、１１ｂ ビス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子と、 前記半導体素子の底面に接して取り付けられ、前記半導
   体素子から発生する熱を放散させる冷却体と、 前記半導体素子の端子に取り付けられ、前記半導体素子
   から発生する熱を放散させる放熱能を有する配線導体と
   を備えた半導体電力変換装置。
2. 【請求項２】 前記冷却体および前記配線導体から離間
   した位置に、装置内に空気の流れを形成するファンを設
   けた請求項１記載の半導体電力変換装置。
3. 【請求項３】 前記配線導体の表面積を大きく形成した
   請求項１または２記載の半導体電力変換装置。