(57)【要約】【課題】大電力に対応可能な電子部品からの熱で周辺部品等にダメージが及ぶことを低減可能な電子部品の放熱構造を提供する。【解決手段】電子部品と、この電子部品の電極に接続されると共に、流体の流路となる中空部が形成され、この中空部に冷媒を封入した接続子とを有する電子部品の放熱構造。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品と、
前記電子部品の電極に接続されると共に、流体の流路となる中空部が形成され、この中空部に冷媒を封入した接続子と、
を有することを特徴とする電子部品の放熱構造。
【請求項２】
前記接続子は、棒状に形成されると共に、その外面の一部に放熱フィンが形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品の放熱構造。
【請求項３】
さらに、前記電子部品を実装した基板と、
前記基板上に設けられると共に、前記基板に形成された配線パターン又はバスバーと絶縁され、且つ、前記接続子と接続された放熱体と、
を有することを特徴とする請求項１記載の電子部品の放熱構造。
【請求項４】
前記接続子は、前記中空部が環状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品の放熱構造。
【請求項５】
さらに、前記中空部の前記冷媒を循環させる循環手段を有することを特徴とする請求項４記載の電子部品の放熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品の放熱構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｓｉ（Ｓｉｌｉｃｏｎ）半導体のような比較的小電流に対応可能な素子の発熱対策としては、例えば、特許文献１のような電子部品の放熱構造が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２２１３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、ＳｉＣ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ、炭化珪素）半導体は、Ｓｉ半導体と比較して高電圧に対応可能であり、また動作時の発熱にも耐えるという利点がある。また、ＳｉＣ半導体素子は、Ｓｉよりも非常に大きな電流を流すことができるため、その発熱量も非常に大きい。
しかしながら、特許文献１のような放熱手段をＳｉＣ半導体素子のような大電力に対応可能な半導体素子に適用しても、大きな発熱量を効率よく放熱することができないので、結果的に十分な放熱をおこなうことができない。
よって、ＳｉＣ半導体素子の周辺に実装されている電子部品や基板上の半田は、ＳｉＣ半導体素子から接続子、接続子から配線基板の配線パターンへと伝わる高温に耐えられずにダメージを受ける場合がある。
ＳｉＣ半導体素子と周辺の電子部品とを大きく引き離して実装し、周辺の電子部品に対する熱的影響を低減することは勿論可能である。しかし、このようにすると、ＳｉＣ半導体素子の実装面積が増大することになるので、経済的な観点からは好ましい解決手段とは言えない。この問題は、ＳｉＣ半導体素子に限らず大電流に対応可能なアレスタなどでも発生しており、発熱対策が大きな課題となっている。
そこで本発明では、大電力に対応可能な電子部品からの熱で周辺部品等にダメージが及ぶことを低減可能な電子部品の放熱構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の電子部品の放熱構造は、電子部品と、電子部品の電極に接続されると共に、流体の流路となる中空部が形成され、この中空部に冷媒を封入した接続子とを有する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の電子部品の放熱構造は、接続子に中空部を設け、この中空部に冷媒を封入しているので、冷媒によって接続子を冷却でき、電子部品から配線パターン等に伝わる熱を低減することが可能である。したがって、大電流に対応可能な電子部品からの熱による周辺電子部品等へのダメージを低減することができる。
【実施例】
【０００６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施例を概略的に示す。電子部品１００は、例えば、ＳｉＣ半導体素子である。
接続子１１０は、導電部を有し、電子部品１００に電気的に接続される。また、接続子１１０は、電子部品１００や他の任意の電子部品に電気的に接続する導電部と、電子部品１００や他の任意の電子部品に電気的に絶縁する絶縁部とから構成されてもよく、複数の導電部及び絶縁部から構成されてもよい。後述するが、絶縁部は、ひとつ又は複数の接続子を組み合わせて電子回路を構成する上で、電気的に絶縁したい部分がある場合に用いる。また、絶縁部は、例えば、セラミックのような化学的に安定な材料を用いる。
更に、接続子１１０には、全体を通して、中空部１２０が形成されている。この中空部１２０内に冷媒１３０が封入される。好ましくは、中空部１２０内に冷媒１３０が流れるような構成を用いる。
冷媒１３０は、高い電気的絶縁性と大きな比熱とを有することが必要である。更に、冷媒１３０は、中空部１２０内を流れるので、低い粘性を有することが好ましい。よって、冷媒１３０としては、例えば、フロリナート（登録商標）のようなフッ素系不活性液体を用いる。フッ素系不活性液体は、高い電気絶縁性と大きな比熱とを有し、不燃性のため安全性が高く、粘性も低い。
本実施例の接続子１１０は、中空部１２０が環状に形成されており、冷媒１３０を循環させることができる。なお、図１に示した接続子と異なる形状や異なる大きさでも本発明が適用可能である。さらに、接続子１１０を、中空部１２０の冷媒１３０を循環させる循環手段（図示せず）に接続することにより、冷媒１３０が循環するような構成を用いてもよい。
さらに、電子部品１００が実装された基板上等に、放熱体（図示せず）を設けてもよい。放熱体は、放熱フィン等の冷却手段を用いてもよい。放熱体は、接続子とは物理的に接続（または熱的に結合）されているが、基板に形成された配線パターンやバスバー（図示せず）とは電気的に絶縁される。
上述した構成により、電子部品１００から発生した熱は、冷媒１３０に伝わって、効率的に放熱される。本実施例の電子部品の放熱構造は、大規模な素子（１平方センチメートル以上）の場合に、特に、効率的に放熱することができる。
【０００７】
図２は、本発明の別の実施例を概略的に示す。
本実施例の接続子２１０は、ヒートパイプのように、電子部品１００に対して垂直方向に棒状に形成されている。電子部品１００と接続子２１０との間には、電気的および熱的に結合する手段を設けても良い。また、前述の実施例で説明したように、接続子を導電部及び絶縁部から構成されてもよい。
接続子２１０には、中空部２２０が形成されている。中空部２２０内には冷媒２３０が封入されている。冷媒には、揮発性が高く、化学的に安定な材料を用い、その一例として、フロン系の冷媒を用いてもよい。
また、接続子の一部若しくは全部または外部に、放熱フィン等の冷却手段を設けるような構成を用いてもよい。
上述した構成により、電子部品１００から発生した熱は、冷媒２３０に伝わって、効率的に放熱される。
【０００８】
図３は、本発明を適用したユニットモジュール３００の実施例を示す。
本実施例のユニットモジュール３００は、接続子としての導電性チューブ３１０を備え、導電性チューブ３１０の一方に、絶縁性チューブ３２０と結合する。
導電性チューブ３１０は、冷媒を流す役割を担うと共に、電流を流す配線の役割も担う。絶縁性チューブ３２０は、冷媒を流す役割を担うが、電流は流さない。
フランジ３３０，３３１が、ひとつのチューブ（導電性チューブ、絶縁性チューブ、またはこれらの組み合わせ）の両端に取り付けられ、他のチューブやその他の冷却手段と結合できるような構成とする。
別の実施例として、導電性チューブ３１０の両方に絶縁性チューブ３２０を結合するような構成を用いてもよく、また、フランジ３３０，３３１以外の任意の結合手段を用いてもよい。
導電性チューブ３１０と絶縁性チューブ３２０との内部には、中空部（図示せず）が形成されている。中空部内には、冷媒が封入され、または冷媒が流れる。
本実施例では、導電性チューブ３１０は、半田３７０等により、導電性板３４０上に形成されたスイッチング素子３５０やダイオード３６０に接続される（図３のＢ図面を参照）。導電性チューブ３１０の下に電気的に接続したくない部品や配線パターンがある場合には、それを避けるような構成を用いる。例えば、導電性チューブ３１０と電気的に接続したくない部品等との間を物理的に離すような構成でもよい。
なお、図３のＡ図面では、チップの幅とパイプの径とが異なっている例を示したが、好適には、効率的に放熱できるように、このチップの幅とパイプの径とがほぼ同じ程度になるように構成する。
【０００９】
図４は、図３で示したユニットモジュール３００を組み合わせて、インバータモジュール４００に適用した実施例を示す。
図４は、入力端子（入力＋４１０及び入力−４１１）から入力された電流が、ユニットモジュール３００上の半導体素子を通して、それぞれの出力端子４２０，４２１，４２２（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に電流を出力する構成を示している。
一方で、冷媒が流体ｉｎ４３０から流体ｏｕｔ４３１に流れる。ユニットモジュール３００上の半導体素子から発生する熱は、冷媒により冷却される。
導電性チューブ３１０は、冷媒を流す役割を担うと共に、電流を流す配線の役割も担う。絶縁性チューブ３２０は、冷媒を流す役割を担うが、電流は流さない。さらに、電気的絶縁性の高い冷媒を用いているので、絶縁チューブの両端でショートすることはない。例えば、入力＋４１０と入力−４１１との間には、絶縁チューブが介在しているので、両者の間でショートすることはない。よって、導電性チューブ３１０と絶縁性チューブ３２０とを組み合わせることにより任意の配線が実現できる。
なお、図４では、図示していないが、本発明の電子部品の放熱構造の周辺に、発熱量の小さい電子部品を、すなわち、本実施例の放熱構造を必要としない電子部品を実装することができる。本発明の電子部品の放熱構造を適用することにより、互いの部品が熱によるダメージを低減できるので、半導体素子の実装面積を増大させることができる。
【００１０】
上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者にとって明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例を概略的に示す。
【図２】本発明の別の実施例を概略的に示す。
【図３】Ａは本発明を適用したユニットモジュールの一実施例を示し、ＢはＡで示したユニットモジュールを側面から見た例を示す。
【図４】図３に示したユニットモジュールをインバータモジュールに適用した一実施例を示す。
【符号の説明】
【００１２】
１００  電子部品
１１０，２１０  接続子
１２０，２２０  中空部
１３０，２３０  冷媒
３００  ユニットモジュール
３１０  導電性チューブ
３２０  絶縁性チューブ
３３０，３３１  フランジ
４００  インバータモジュール
４１０，４１１  入力端子
４２０，４２１，４２２  出力端子
【図１】
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【図２】
2008251647.tif 000004
【図３】
2008251647.tif 000005
【図４】
2008251647.tif 000006