[其他]半導體裝置

在審

• 申請號: 101987000008326
• 申請日: 1987-12-31
• 公開（公告）號: CN1004733B
• 公開（公告）日: 1989-07-05
• 發明（設計）人: 板鼻博;薄井義典;坪井孝
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 吳淑芳

一種半導體裝置，它包括交替堆疊且類型不同的第一和第二半導體元件、每個安插于相鄰且組成一對的第一和第二半導體元件之間用于冷卻該半導體元件和將這些元件彼此作電氣連接的多個冷卻構件、用于在一個反并聯連接件中將至少一只第一半導體元件和至少一只第二半導體元件連接起來和用于將多個反并聯連接件串聯連接的至少一根連接導線。

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

已經知道有一種半導體裝置的電路結構，其中，兩種不同類型的半導體元件極性相反地并聯（也就是反并聯連接），并且多個反并聯連接件串聯連接。該種類型半導體裝置的一種典型是由控制極關斷可控硅（下面簡稱為GTO）組成的轉換器。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，對該種類型半導體裝置最關心的要求之一是裝置的冷卻。迄今為止，對這一點已經有了很多提議。

上述專利申請中揭示的半導體裝置是這樣一種結構，其中每個反并聯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斷可控硅的出現，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元件產生的熱量也相應增加，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換器線路圖。其中，每個反并聯連接件包括一單個GTO。在該轉換器電路的每一相中，例如在U-相16中，GTO21與二極管31反向并聯組成一個反并聯連接件，該連接件又和另一個由GTO22和二極管32組成的反并聯連接件串聯。在V-相17和W-相18中也采用了相同的電路結構，其中所有相線都連接到一個諸如電動馬達19的負載。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。

現在來看屬于一相，也就是屬于U-相的半導體元件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，這些半導體元件實際上和圖3所示的冷卻結構結合在一起，這種冷卻結構是迄今為止所公知的冷卻結構的一種典型，它是通過冷卻媒劑或冷卻劑吸收半導體元件產生的熱量后蒸發來冷卻半導體元件的。為了更進一步了解迄今為止公知的冷卻結構，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各自代表冷卻片構件，每個冷卻片構件中容有能在較低溫度蒸發的冷卻劑，例如氟里昂，冷卻劑被鄰近的半導體元件產生的熱量蒸發，從而吸收了后者的熱量。所產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所示的冷卻結構中，各個冷卻片61到65被位于兩邊（側）鄰近的半導體元件所加熱。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，在轉換器用于控制電動車中安裝于汽車地板下面的驅動馬達的情況下，冷卻器件的尺寸受到嚴格的限制。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體裝置，例如包括冷卻系統在內的轉換器的結構，以減小器件的尺寸。

因而，本發明的一個目的是要消除已有技術中半導體裝置的缺點，提供一種適合于在較小尺寸下應用的半導體裝置的改進結構。

考慮到本發明上述目的和隨著描述展開而顯現出的其它目的，按照本發明的一個方面，提供了一種包括一種電路的半導體裝置，該電路中，至少一個第一半導體元件與至少一個第二半導體元件反向并聯，并且多個反并聯連接件彼此串聯，本發明提供的一種半導體裝置包括交替排列的第一和第二半導體元件，和多個冷卻構件，每個冷卻構件設置在成對的相鄰的第一和第二半導體元件之間，用于冷卻所述半導體元件及將所述元件在電氣上相連，其特征在于，

一對第一和第二半導體元件及一個第一冷卻構件構成一個第一疊合部件，構成方式為第一半導體元件的陽極側和第二半導體元件的陽極側隔著第一冷卻構件彼此相對，