[其他]半導(dǎo)體裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87108326
• 申請日: 1987-12-31
• 公開（公告）號: CN87108326A
• 公開（公告）日: 1988-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 板鼻博;薄井義典;坪井孝
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H01L23/34
• 分類號: H01L23/34
• 代理公司: 上海專利事務(wù)所
• 代理人: 吳淑芳

本發(fā)明總的來說涉及一種半導(dǎo)體裝置，更具體地說涉及一種適合于小型化的半導(dǎo)體裝置。

已經(jīng)知道有一種半導(dǎo)體裝置的電路結(jié)構(gòu)，其中，兩種不同類型的半導(dǎo)體元件極性相反地并聯(lián)（也就是反并聯(lián)連接），并且多個反并聯(lián)連接件串聯(lián)連接。該種類型半導(dǎo)體裝置的一種典型是由控制極關(guān)斷可控硅（下面簡稱為GTO）組成的轉(zhuǎn)換器。日本專利申請公開號9349/1983（JP-A-58-9349）就是一個例子。

正如上述專利公開中也討論的，對該種類型半導(dǎo)體裝置最關(guān)心的要求之一是裝置的冷卻。迄今為止，對這一點已經(jīng)有了很多提議。

上述專利申請中揭示的半導(dǎo)體裝置是這樣一種結(jié)構(gòu)，其中每個反并聯(lián)連接件中包括由兩個分立的GTO組成的組合。然而，近年來隨著大容量控制極關(guān)斷可控硅的出現(xiàn)，兩個GTO的組合傾向于被單個GTO代替。然而，隨著GTO容量的增加，單個GTO元件產(chǎn)生的熱量也相應(yīng)增加，這又意味著GTO器件的冷卻成為必需解決的更為迫切的問題。

附圖中的圖1顯示了通常的三相轉(zhuǎn)換器線路圖。其中，每個反并聯(lián)連接件包括一單個GTO。在該轉(zhuǎn)換器電路的每一相中，例如在U-相16中，GTO21與二極管31反向并聯(lián)組成一個反并聯(lián)連接件，該連接件又和另一個由GTO22和二極管32組成的反并聯(lián)連接件串聯(lián)。在V-相17和W-相18中也采用了相同的電路結(jié)構(gòu)，其中所有相線都連接到一個諸如電動馬達19的負(fù)載。在圖1中，編號1代表一只電容，編號4代表一只電抗器，編號5代表一只二極管，編號12和13代表連接電源（未示出）的輸入端。

現(xiàn)在來看屬于一相，也就是屬于U-相的半導(dǎo)體元件5、21、22、31和32的連接次序，它們在電氣上是以附圖2所示的方式連接的。此外，這些半導(dǎo)體元件實際上和圖3所示的冷卻結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，這種冷卻結(jié)構(gòu)是迄今為止所公知的冷卻結(jié)構(gòu)的一種典型，它是通過冷卻媒劑或冷卻劑吸收半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱量后蒸發(fā)來冷卻半導(dǎo)體元件的。為了更進一步了解迄今為止公知的冷卻結(jié)構(gòu)，可以以例如日本專利申請公開號123277/1975（JP-A-50-123277）作為例子。

參見圖3，圖中編號61到65各自代表冷卻片構(gòu)件，每個冷卻片構(gòu)件中容有能在較低溫度蒸發(fā)的冷卻劑，例如氟里昂，冷卻劑被鄰近的半導(dǎo)體元件產(chǎn)生的熱量蒸發(fā)，從而吸收了后者的熱量。所產(chǎn)生的蒸氣通過絕緣管81到85進入冷凝器9，與周圍的大氣進行熱交換。

在圖3所示的冷卻結(jié)構(gòu)中，各個冷卻片61到65被位于兩邊（側(cè)）鄰近的半導(dǎo)體元件所加熱。因而，每塊冷卻片要求有足夠高的冷卻能力以便能冷卻兩只毗連的半導(dǎo)體元件。過去這只能通過增大冷卻片的尺寸來完成。然而，在轉(zhuǎn)換器用于控制電動車中安裝于汽車地板下面的驅(qū)動馬達的情況下，冷卻器件的尺寸受到嚴(yán)格的限制。換句話說，冷卻片的尺寸不能隨意增大。在這種情況下，非常需要改進該半導(dǎo)體裝置，例如包括冷卻系統(tǒng)在內(nèi)的轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)，以減小器件的尺寸。

因而，本發(fā)明的一個目的是要消除已有技術(shù)中半導(dǎo)體裝置的缺點，提供一種適合于在較小尺寸下應(yīng)用的半導(dǎo)體裝置的改進結(jié)構(gòu)。

考慮到本發(fā)明上述目的和隨著描述展開而顯現(xiàn)出的其它目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種包括一種電路的半導(dǎo)體裝置，該電路中，至少一個第一半導(dǎo)體元件與至少一個第二半導(dǎo)體元件反向并聯(lián)，并且多個反并聯(lián)連接件彼此串聯(lián)，其中，第一和第二半導(dǎo)體元件交替排列，并且在相鄰的第一和第二半導(dǎo)體元件之間插入一冷卻片以冷卻相鄰的半導(dǎo)體元件，與此同時在電氣上連接它們，其中，兩塊冷卻片在電氣上由至少一根連接導(dǎo)線相連，使多個包括第一和第二半導(dǎo)體元件的反并聯(lián)連接件彼此互相串聯(lián)連接。

在本發(fā)明的研制過程中，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，在各自包括不同類型的第一和第二半導(dǎo)體元件的多個反并聯(lián)連接件彼此互相串聯(lián)的電路中，第一和第二半導(dǎo)體元件處于最大負(fù)載的時間點一般是不同的。從這個事實出發(fā)，證實冷卻片結(jié)構(gòu)的小型化可以通過交替排列（堆疊）第一和第二半導(dǎo)體元件，在其中安插一塊冷卻片而實現(xiàn)。

這樣，按照上述安排，單個冷卻片的冷卻能力能夠比較均勻，其結(jié)果是，由于當(dāng)?shù)谝缓偷诙雽?dǎo)體元件中的一個元件處于最大負(fù)載時，另一元件一般并不處于最大負(fù)載，半導(dǎo)體裝置的尺寸大大地減小了。