JPS6265444A - 半導体素子用冷却体 - Google Patents

半導体素子用冷却体

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JPS6265444A
JPS6265444A JP60204428A JP20442885A JPS6265444A JP S6265444 A JPS6265444 A JP S6265444A JP 60204428 A JP60204428 A JP 60204428A JP 20442885 A JP20442885 A JP 20442885A JP S6265444 A JPS6265444 A JP S6265444A
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    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は半導体素子、％ｌ二両面（＝接触電極を有する
平形半導体素子の両面（二接触させて冷却を行り冷却体
（二係り、特Ｃ二冷却媒体である液体、例えば水が前記
冷却体の内部を貫流すること（二より冷却を行う半導体
素子の冷却体Ｃ−関する。
［発明の技術的背景とその問題点］ 最近の半導体素子の発達はめざましく１年々大電流高電
圧化と大容量化され、現在では光で直接点弧できる４０
００Ｖ　−３００ＯＡあるいはそれ以上の半導体素子が
開発され実用化されている。このような大容量の半導体
素子ではわずか数ｌ〇−の小さな電極面から数ＫＷ以上
の熱損失が発生する。
従って半導体素子１ニオいてこのような小さな電極面か
ら大量の熱をうばう、より効率のよい冷却体が必要とな
っている。
以下従来のこの種の液体シーよる内部買流形冷却体（二
ついて第５図乃至第７図Ｃ；より説明する。
第５図に示すようＣ二内部貢流形冷却体１は例えばダイ
オードサイリスタ、ＧＴＯ等の平形半導体素子２と交互
Ｃニスタック４状Ｃユ積み重ね前記スタック４の両端よ
り数トンの圧力で圧接され、冷却体１間は絶縁パイプ３
１ユより接続し構成されている。このようシー構成され
念スタック４（二おいて冷却媒体５である例えば水は絶
縁主バイブロを介して冷却体１（−供給され、順次絶縁
パイプ３（ユより冷却体１を通過することＣ；より、半
導体素子２を冷却し、絶縁主バイブロを経て熱交換器７
Ｃユ至る経路で循環する。なお８は冷却媒体を循環させ
る循環ポンプである。
このように構成された従来の冷却体１は第６図（ユ示す
よりＣ二熱電導性の良い銅やアルミニウムのブロック（
−貫流通路９をつくり、冷却媒体５である水を口出し部
ＩＯより流入し、前記冷却体ｌ内１ユ設けられ九貫流通
路９内を通過する間に半導体素子２から出る熱なうはう
ことにより冷却し、反対側の口出し部１０より流出し、
絶縁パイプ３より次の冷却体１へ流入し順次半導体素子
２の冷却を行っている。
着た第７図１：示すよう１ユ鋼やアルミニウムの管１１
を蛇行状Ｃユ曲けて冷却媒体用貫流通路９（二して、前
記管１１全体をやはり熱伝導性の良い金属で鋳造するこ
とにより冷却体ｌとしている。
このよう（−従来の冷却体１は極力その冷却媒体との接
触面積を増やし、その冷却効果を高めるため貫流通路９
を極力長く蛇行状にしている。
以上のようζ−従来の冷却体１はその貫流通路９を蛇行
状にして曲がりを急（ユしかつ多くとらねばならないた
め流体損失が大きくなるため冷却媒体用循環ポンプ８の
容量を大キくシなければならない。また冷却媒体の流れ
が冷却体１の入口から出口まで蛇行しているだけのため
、冷却体１の温度は当然入口附近が最も低く、出口附近
が最も高くなるという不均衡を生じていた。このため半
導体素子２にとっても熱的（二不均−となり熱的ストレ
スが大きくなる。従って冷却媒体である水を冷却する熱
交換器９の冷却能力を大きくしなければならない等大き
さ、コスト等の問題も生じ、整流装置として全体が大き
くなり、経済面、１８頼性（−も大きな影響が生じてく
る。
［発明の目的コ 本発明の目的は上記の問題を解決し、冷却効果の胃い経
済的で信頼性の高い、かつ半導体素子にとって理想的な
冷却の出来る半導体素子用冷却体を提供すること１ユあ
る。
［発明の概要］ 本発明は冷却媒体の通路である貫流通路を熱伝導性の良
い金属管を折り曲げて棒状にしたものなうす巻き状にし
て半導体素子用冷却体にしたことである。
［発明の実施例コ 以下本発明を第１図乃至第４図を８照して説明する。
第１図に示すようＣユ熱伝導性の良い、例えば銅あるい
はアルミニウムの金属パイプ１２　（この場合角パイプ
）を冷却媒体５貫流通路である往路部分１３と復路部分
１４とを共（ユ甲心部［５からうす巻き状に曲け、隣接
するパイプ間のスキ間がないようｌユ接触させて冷却体
１を構成する。
この場合うす巻き数を適当（：選定すること（−より、
任意の径の冷却体を作ることが出来、更（−口出部も任
意の位置にすることも出来る。
７？お中心部１５は木パイプを曲げるための治具用穴が
あくためその部分は同形の同種金域片をはめ込むことに
より解決できる。また前述したよう（二角パイプを使用
しているため第２図（−示すようシー半導体素子２との
接触面１ｂはほんのわすが例えば０．５藺ぐらい両面を
仕上加工すればよい。
冷却媒体である水は日出部１０より流入し、冷却体１の
往路部分１３のパイプより中心部１５へ流れ、逆ｇ二中
心部１５より復路部分１４のパイプより外周へ流れ、口
出部ｌＯより流出する。
前述したようＣ；パイプをうす巻き状（−構成し、その
パイプＣ−直接、半導体素子の電極面を接触させること
が出来るため、冷却効果が高く、さらＣ：往路部分１３
と復路部分１４とが交互に構成されているため、熱が平
均化され、半導体素子２（二とって理想的な冷却となる
ため、熱的ストレスが小すくなる。また貫流通路が全体
としてゆるやかｌ二曲っているため流体損失も小さく、
従って循環ポンプ８の容量も小さくできる。さらζ二冷
却効果が高いため熱交換器９の容疑も小さくて丁み、整
流装置として小形で経済的なものとすることが可能とな
る。
第４図は本発明の他の実施例を示すもので冷却体ｌを２
個つなげたものである。例えば半導体素子２をスイッチ
として使用する場合、第３図のようＣ−半導体素子２を
逆並列（−必要数接続して構成する。その場合第４図の
ごとく冷却体１を２個接続して一体とすることが可能と
なるばかりでなく電位的Ｃ−も確実Ｃ二接続されること
ができる。さらＣ二必要個数本冷却体１を接続（図示せ
ず）することができるため、半導体素子２を並列喀ユ使
用する大電流用にも使用可能で、接続部分がないので、
冷却媒体の漏洩がないため信頼性の高い装置を製作する
ことが可能とｆ（る。
［発明の効果］ 以上述べたようＣ一本発明（−よれば、半導体素子響ユ
とって熱ストレスのない最適な冷却なすることができ、
かつ流体損失が少なく、また半導体素子のＤ径１；簡単
に巻き数を変化させること（ユより対
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す冷却体の正面図、第２
図は第１図の冷却体の側面図、第３図は半導体素子を逆
並列（−接続した場合の構成図、第４図は本発明の他の
実施例を示す冷却体の正面図、第５図は半導体素子と冷
却体とのスタックを示す構成図、第６図は従来の冷却体
の内部図、第７図は従来の他の冷却体の内部図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）銅あるいはアルミニウム等の熱伝導性の良い金属
    パイプを冷却媒体である液体の往路部分と復路部分とを
    共に中心部からうず巻き状に曲げて構成したことを特徴
    とする半導体素子用冷却体。
  2. （２）前記金属パイプは角形にしたことを特徴とした特
    許請求の範囲第１項記載の半導体素子用冷却体。
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