半导体元件的冷却构造制造技术

一种半导体元件的冷却构造，包括：半导体元件（１）；安装半导体元件（１）的散热器（２）；以及蓄热部件（３），以相对于半导体元件（１）位于与散热器（２）相反的一侧的方式安装在半导体元件（１）上，并且包括壳体（３１）和潜热蓄热材料（３２）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体元件的冷却构造，特别涉及使用了潜热蓄热材料的 半导体元件的冷却构造。
技术介绍
以往公知有使用了潜热蓄热材料的冷却构造，该潜热蓄热材料利用伴 随着物质的相变而产生的热量吸收来进行蓄热。例如，在日本专利文献特开2006-240501号公报(专利文献1)中记 载了以下技术在混合动力车辆用的冷却系统中，将包含以马达和逆变器 的冷却目标温度进行相变的潜热蓄热材料的粒子和包含以包括发动机在内 的内燃机系统的冷却目标温度进行相变的潜热蓄热材料的粒子混入到冷却 剂中。另外，在日本专利文献特开2000-116505号公报(专利文献2)中记 载了将潜热蓄热材料用于烹调用具的发热元件的冷却的技术。另外，在日本专利文献特开平6-11286号公报(专利文献3)中记载 了以下技术通过蓄热材料吸收逆变器的热量，并且将该热量利用于暖气另外，在日本专利文献特开平9-223576号公报(专利文献4)中记载 了通过注入到散热片中的蓄热材料来吸收烧饭机的主电路发出的热量的技 术。另外，在日本专利文献特开昭61-7378号公报(专利文献5)中记载 了潜热蓄热材料的具体示例。在将半导体元件安装在散热器上的冷却构造中，稳定状态下的冷却是 通过散热器来进行的。然而，可能会出现半导体元件的发热量在短时间内 急剧增大的情况，如果想要仅利用散热器来吸收这么大的发热量，则散热器的体积增大、热阻增大，因此会产生上述稳定状态下的冷却性能降低的 问题。因此，需要一种能够在抑制散热器的体积增大的同时在短时间内吸 收增大的发热量的构造。另一方面，潜热蓄热材料主要是利用伴随着物质的相变而产生的对热 量的吸收，例如在固相的蓄热材料熔解而变成了液相的情况下，该蓄热材 料在再次恢复为固相之前无法通过潜热来吸收热量。因此，与散热器相 比，潜热蓄热材料具有不适合稳定状态下的冷却的倾向。在专利文献1~5中，没有公开能够充分地解决上述问题的构成方式。 例如，在专利文献1中，只在冷却剂中混入了潜热蓄热材料，而并没有分 别设置吸收稳定状态下的发热量的部分和吸收在短时间内剧增的发热量的 部分。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够抑制散热器的体积增大、并且即使在 半导体元件的发热量在短时间内急剧增大了的情况下也能够吸收该发热量 的半导体元件的冷却构造。本专利技术的半导体元件的冷却构造包括半导体元件；安装所述半导体 元件的散热器；以及蓄热部件，以相对于所述半导体元件位于与散热器相反的一侧的方式安装在所述半导体元件上，并且包括潜热蓄热材料。 根据上述构成方式，能够通过散热器来进行半导体元件的稳定状态下的冷却，并且在该半导体元件的发热量在短时间内急剧增大了的情况下，能够通过潜热蓄热材料的相变来吸收该热量。结果，能够在抑制散热器的体积增大的同时提高半导体元件的冷却性能。优选的是，在上述半导体元件的冷却构造中，所述蓄热部件包括导电性的外壳体和贮存在该外壳体内的潜热蓄热材料，所述半导体元件和其它的部件经由所述外壳体电连接。通过这样的构造，能够利用蓄热部件的外壳体来实现与半导体元件的电连接。因此，不需要避开蓄热部件来进行布线，从而能够使蓄热部件的面积较大，因此能够进一步提高半导体元件的冷却性能。优选的是，所述蓄热部件经由热传导率比空气高的传热部件与其他的 部件连接。通过这样的构造，能够经由传热部件来促进来自蓄热部件的散热。结 果，能够快速地进行蓄热部件的冷却，还能够应对连续短时间的高负载。优选的是，在上述的半导体元件的冷却构造中，在固定在所述半导体 元件上的所述蓄热部件上形成有能够缓和在所述蓄热部件上产生的应力的 应力吸收部。通过这样的构造，能够抑制伴随着潜热蓄热材料的相变而产生的体积 变化或由于蓄热部件和半导体元件的线膨胀系数的差而产生的应力的增 大。作为一个示例，在上述的半导体元件的冷却构造中，所述半导体元件 包括在对驱动车辆的旋转电机进行控制的控制装置中。根据本专利技术，如上所述，能够抑制散热器的体积增大，并且即使在半 导体的发热量在短时间内急剧增大了的情况下也能够吸收该发热。也可以适当地组合上述构成方式中的两个以上的构成方式。附图说明图1是表示应用了本专利技术的一个实施方式中的半导体元件的冷却构造 的PCU的主要部件的构成的电路图2是表示本专利技术的一个实施方式中的半导体元件的冷却构造的剖面图3是用于说明潜热蓄热材料的温度与它吸收的热量之间的关系的曲 线图4是表示本专利技术的一个实施方式中的半导体元件的冷却构造的变形 例的剖面图5是表示本专利技术的一个实施方式中的半导体元件的冷却构造的其他 变形例的剖面图6是表示构成本专利技术的一个实施方式中的半导体元件的冷却构造的 散热器的立体图；图7是表示将半导体元件安装在图6所示的散热器上的状态的一个示 例的上表面图。具体实施例方式下面，对本专利技术的实施方式进行说明。对于相同或相当的部分标注相 同的参照符号，有时不对其重复进行说明。在以下说明的实施方式中，在涉及个数、量等的情况下，除了有特殊 记载的情况之外，本专利技术的范围并不一定局限于该个数、量等。另外，在 以下的实施方式中，各个构成要素除了有特殊记载的情况之外并不一定是 本专利技术所必需的。另外，以下在存在多个实施方式的情况下，除了有特殊 记载的情况之外，最初就确定了可以对各个实施方式的构成进行适当的组合。图1是表示应用了本专利技术的一个实施方式中的半导体元件的冷却构造的PCU的主要部件的构成的电路图。图1所示的PCU100是"驱动车辆的旋转电机的控制装置"。参照图1， PCU100包含转换器110、逆变器120和130、控制装置 140、电容器Cl禾nC2。转换器110连接在蓄电池B和逆变器120、 130之 间，逆变器120、 130分别与电动发电机MG1、 MG2连接。转换器110包括功率晶体管Q1和Q2、 二极管D1和D2、以及电抗 器L。功率晶体管Ql、 Q2串联连接，在基极接收来自控制装置140的控 制信号。二极管Dl、 D2以使电流分别从功率晶体管Ql、 Q2的发射极侧 流向集电极侧的方式分别连接在功率晶体管Ql、 Q2的发射极一集电极之 间。电抗器L的一端连接在与蓄电池B的正极连接的电源线PL1上，另一 端连接在功率晶体管Ql与Q2的连接点上。该转换器IIO利用电抗器L对从蓄电池B接收的直流电压进行升压， 将该升压后的升压电压提供给电源线PL2。另外，转换器IIO对从逆变器 120、 130接收的直流电压进行降压并对蓄电池B进行充电。逆变器120、 130分别包括U相桥臂121U和131U、 V相桥臂121V 和131V、 W相桥臂121W和131W。 U相桥臂121U、 V相桥臂121V、以及W相桥臂121W并联连接在节点Nl和节点N2之间。同样地，U相桥 臂131U、 V相桥臂131V、以及W相桥臂131W并联连接在节点N1和节 点N2之间。U相桥臂121U包括串联连接的两个功率晶体管Q3、 Q4。同样地，U 相桥臂131U、 V相桥臂121V和131V、以及W相桥臂121W和131W分 别包括串联连接的两个功率晶体管Q5 Q14。另外，在各功率晶体管 Q3 Q14的集电极一发射极之间分别连接有使电流从发射极侧流向集电极 侧的二极管D3 D14。逆变器120、 130的各相桥臂的中间点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体元件的冷却构造，包括：　半导体元件（１）；　安装所述半导体元件（１）的散热器（２）；以及　蓄热部件（３），以相对于所述半导体元件（１）位于与散热器（２）相反的一侧的方式安装在所述半导体元件（１）上，并且包括潜热蓄 热材料（３２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田忠史，长田裕司，横井丰，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]