(57)【要約】      （修正有）【課題】パワー半導体の冷却装置の提供。【解決手段】半導体の結晶層１０表面に銅材料で形成された導熱板２０が設けられ、導熱板上に結晶層表面と平行な複数のチャネル２１が配設され、各チャネルは導熱板を貫通し気流排出を案内するチャネルとされ、並びに導熱板と空気の熱交換を加速し、これにより構造が強固で、体積が小さく、冷却効率が高く加工製造が容易な冷却装置が獲得される。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
結晶層より外向きに延伸された複数のピンを具えたパワー半導体に適用され、結晶層の板面に固定された導熱板を具えたパワー半導体の冷却装置において、
該導熱板に結晶層表面と平行な複数のチャネルが配設され、各チャネルが該導熱板を貫通し、複数のチャネルが気流排出を案内し、特にマイクロ化パワー半導体に適用され得るよう形成されたことを特徴とする、パワー半導体の冷却装置。
【請求項２】
請求項１記載のパワー半導体の冷却装置において、導熱板の各チャネルが固定ピッチを以て縦向きに配設されたことを特徴とする、パワー半導体の冷却装置。
【請求項３】
請求項１記載のパワー半導体の冷却装置において、導熱板の各チャネルが固定ピッチを以て縦向き及び横向きに配設されたことを特徴とする、パワー半導体の冷却装置。
【請求項４】
請求項１記載のパワー半導体の冷却装置において、導熱板の表面に凹凸條紋が形成されたことを特徴とする、パワー半導体の冷却装置。
【請求項５】
請求項１記載のパワー半導体の冷却装置において、結晶層の両側表面に導熱板が設けられたことを特徴とする、パワー半導体の冷却装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は一種のパワー半導体の冷却装置に係り、特に、構造が強固で、体積が小さく、冷却効率が高く加工製造が容易な冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業、家電、電力システム、交通、商業、航空、コンピュータ通信から軍事用途に至るまで、いずれも電力電子使用を必要とし、電力電子技術領域中、パワー半導体装置を利用して交流、直流電源を変換及び制御して各種の要求を達成している。例えば図１に示されるのは、よく目にされるパワー半導体装置の構造であり、その全体構造は、基本的に、シリコン或いはゲルマニウムを主材料として形成された結晶層１０を主体とし、並びに結晶層１０より外向きに必要なピン１１が延伸され、ピン１１を利用して全体のパワー半導体と電気回路の接続が形成されている。
【０００３】
また、パワー半導体は実際の運転時に高温を発してパワー半導体の運転性能に影響を与える恐れがある。このため、一般にパワー半導体装置の多くはあらかじめ結晶層１０の表面に銅を材料として製造された導熱板２０が固定され、使用者が回路設計の必要に応じて設計したフィン３１を具えたヒートシンク３０を取り付けるのに供される。フィン３１により熱源と空気の接触面積が増し、これによりパワー半導体の温度を下げる目的が達成される。
【０００４】
一般にパワー半導体の冷却作用は別に導熱板２０を外接したヒートシンク３０により達成され、このためヒートシンク３０と導熱板２０の間には強固な結合が必要であり、それによりヒートシンク３０の脱落とそれによる短絡を防止する。更に、体積が小さく、密度が低く、効率が高く価格競争に有利な交換式電源供給器はすでに時代の傾向であり、そのうちのパワー半導体装置もまた同様に微小な体積へと発展し、ヒートシンク外接の困難を形成し、また、外接しようとするヒートシンクの加工精度、製造コストを増加させ、このためパワー半導体にヒートシンクを外接する冷却装置はすでに体積が小さく、密度が低い電気回路の必要に符合しなくなっている。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案のパワー半導体の冷却装置は、半導体の結晶層表面に銅材料で形成された導熱板が設けられ、導熱板上に結晶層表面と平行な複数のチャネルが配設され、各チャネルは導熱板を貫通し気流排出を案内するチャネルとされ並びに導熱板と空気の熱交換を加速し、これにより導熱板にヒートシンクと類似の構造が形成されてパワー半導体の冷却効率を高め、且つ体積の大幅な改変がない。且つ導熱板は直接結晶層の表面に固定されて脱落の恐れがない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の考案は、結晶層より外向きに延伸された複数のピンを具えたパワー半導体に適用され、結晶層の板面に固定された導熱板を具えたパワー半導体の冷却装置において、  該導熱板に結晶層表面と平行な複数のチャネルが配設され、各チャネルが該導熱板を貫通し、複数のチャネルが気流排出を案内し、特にマイクロ化パワー半導体に適用され得るよう形成されたことを特徴とする、パワー半導体の冷却装置としている。
請求項２の考案は、請求項１記載のパワー半導体の冷却装置において、導熱板の各チャネルが固定ピッチを以て縦向きに配設されたことを特徴とする、パワー半導体の冷却装置としている。
請求項３の考案は、請求項１記載のパワー半導体の冷却装置において、導熱板の各チャネルが固定ピッチを以て縦向き及び横向きに配設されたことを特徴とする、パワー半導体の冷却装置としている。
請求項４の考案は、請求項１記載のパワー半導体の冷却装置において、導熱板の表面に凹凸條紋が形成されたことを特徴とする、パワー半導体の冷却装置としている。
請求項５の考案は、請求項１記載のパワー半導体の冷却装置において、結晶層の両側表面に導熱板が設けられたことを特徴とする、パワー半導体の冷却装置としている。
【考案の効果】
【０００７】
本考案のパワー半導体の冷却装置は、構造が強固で、体積が小さく、冷却効率が高く加工製造が容易である。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００８】
本考案のパワー半導体の冷却装置のパワー半導体の基本構造は図２に示されるようであり、シリコン或いはゲルマニウムを主材料として製造される結晶層１０を主体とし、並びに結晶層１０より外向きに必要なピン１１が延伸され、結晶層１０の表面には銅材料で形成された導熱板２０が固定されている。そのうち、導熱板２０には結晶層１０表面と平行な複数のチャネル２１が配設され、各チャネル２１は縦向き或いは横向きの配設方式で該導熱板２０を貫通し、各チャネル２１の内側の壁面により導熱板２０と空気の接触面積が増され、並びに気流を案内して排出するチャネルとされている。
【０００９】
このように、直接導熱板２０にヒートシンクと類似の構造を構成することにより、導熱板２０の熱が急速に排出され、更に導熱板２０自身の熱伝導作用が続けて結晶層１０の発生する熱を析出／排出し、極めて冷却効率の高い冷却構造が構成されている。特に、導熱板２０を直接結晶層１０の板面に固定することにより、予め規定の規格にチャネル２１を具えた導熱板２０を形成でき、並びにパワー半導体製造時にそれと一体成形でき、加工製造コストが低く、且つ脱落の恐れがなく、またパワー半導体の体積をあまり増加させず、パワー半導体の微小化の設計要求に符合する。
【００１０】
また、一般にパワー半導体のピン１１の多くは結晶層１０の底部より下向きに延伸され、パワー半導体を直立方式で電気回路と接続し、導熱板２０のチャネル２１は縦向きに配置され、ゆえに、チャネル２１はその縦向き貫通作用により気流を上向きに案内、流通させ、熱気が上向きに流通する物理現象により煙突効果を形成し、これにより更に熱排出及び熱交換を加速する気流を発生する。
【００１１】
図３では、パワー半導体のピン１１は結晶層１０の側部より横向きに延伸されてから下向きに折り曲げられ、パワー半導体が横臥方式で電気回路と接続される。本考案の冷却構造はこのような型式のパワー半導体にも適用され、結晶層１０の表面の導熱板２０が各チャネル２１内側の壁面により熱と空気の接触面積を増し、気流排出を案内するチャネルとされている。
【００１２】
このほか、本考案の導熱板２０に配設されたチャネル２１の配設方式は、図４のように、導熱板２０に縦向きの複数のチャネル２１と横向きの複数のチャネル２１が設けられた形態とされ得て、この配設方式によりチャネル２１の配設数量が増し、これにより導熱板２０と空気の接触面積が増され、冷却気流の流通空間が増される。
【００１３】
更に、図５では、本考案の冷却構造は導熱板２０の表面に凹凸條紋２２が形成され、凹凸條紋２２により単純な平坦表面よりも表面積が増されて熱排出の作用が補助される。当然、全体の冷却装置は必要時には、図６のように、結晶層１０の両側表面（即ち図中の結晶層の正、背板面）に、チャネル２１及び凹凸條紋２２を具えた導熱板２０を固定して、パワー半導体の冷却効果を強化することができる。
【００１４】
このほか、図７のように、導熱板２０のチャネル２１は熱気流通を案内するチャネルとされ、並びに熱排出及び熱交換を加速する気流を発生させるため、その形状は図示されるように、長方形或いは正方形とされうる。
【００１５】
以上は本考案の実施例の説明であって、本考案の権利請求範囲を限定するものではなく、以上の説明及び図面に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本考案の権利請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】周知のパワー半導体の冷却装置の構造表示図である。
【図２】本考案の第１実施例のパワー半導体の冷却装置の立体外観図である。
【図３】本考案の冷却装置の別の使用状態参考図である。
【図４】本考案の第２実施例のパワー半導体の冷却装置の立体外観図である。
【図５】本考案の第３実施例のパワー半導体の冷却装置の立体外観図である。
【図６】本考案の第４実施例のパワー半導体の冷却装置の立体外観図である。
【図７】本考案の第５実施例のパワー半導体の冷却装置の立体外観図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０  結晶層                          １１  ピン
２０  導熱板                          ２１  チャネル
２２  凹凸條紋                        ３０  ヒートシンク
３１  フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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