JP6958337B2

JP6958337B2 - Pulse power supply

Info

Publication number: JP6958337B2
Application number: JP2017245852A
Authority: JP
Inventors: 長田　俊宏; 征男東
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: JP2019115136A

Description

この発明は、ポッケルスセルの駆動等に用いられる高速・高電圧出力のパルス電源装置に関する。 The present invention relates to a high-speed, high-voltage output pulse power supply device used for driving a Pockels cell or the like.

特許文献１，２は、高電圧のパルス電圧を出力するパルス電源の一例を開示している。高速・高電圧出力のパルス幅変調式パルス電源としては、ＰＦＬやＰＦＮあるいはブルームラインによる回路方式もあるが、特にパルスの立ち上がり／立ち下がり時間が数十nsecと短く、かつ数百nsecまでの短いパルス幅出力が求められるような場合には、容易にパルス幅変調できるものとして、スイッチによってダイレクトに負荷に電力を供給する方式が有効である。 Patent Documents 1 and 2 disclose an example of a pulse power supply that outputs a high voltage pulse voltage. As a high-speed, high-voltage output pulse width-modulated pulse power supply, there is also a circuit method using PFL, PFN, or bloom line, but the pulse rise / fall time is as short as several tens of nsec and as short as several hundred nsec. When pulse width output is required, a method of directly supplying power to the load by a switch is effective as one that can easily perform pulse width modulation.

図１０は、パルス発生回路の基本的な回路構成例を示し、電源と負荷loadとの間に設けられたスイッチＳＷ１，ＳＷ２、抵抗Ｒ１，Ｒ２等から構成されている。Ｌは、電源と負荷間の浮遊インダクタンスである。外部から直流電源等で電源供給し、その直流電源の応答性により電圧低下が考えられる場合には、図のようにコンデンサＣが挿入される。抵抗Ｒ１，Ｒ２は、電源と負荷との間の浮遊インダクタンスＬや負荷によって発生するリンギング防止用に挿入されている。このような回路では、スイッチＳＷ１をＯＮ、スイッチＳＷ２をＯＦＦとすると負荷側の電圧が立ち上がり、スイッチＳＷ１をＯＦＦ、スイッチＳＷ２をＯＮとすると電圧が立ち下がる。なお、負荷が抵抗負荷の場合は抵抗Ｒ２およびスイッチＳＷ２が不要となるが、容量性等により負荷側にエネルギが残存する間に電圧を立ち下げるには抵抗Ｒ２およびスイッチＳＷ２が必要である。 FIG. 10 shows a basic circuit configuration example of the pulse generation circuit, and is composed of switches SW1 and SW2, resistors R1, R2 and the like provided between the power supply and the load load. L is the stray inductance between the power supply and the load. When power is supplied from the outside by a DC power supply or the like and a voltage drop is considered due to the responsiveness of the DC power supply, a capacitor C is inserted as shown in the figure. The resistors R1 and R2 are inserted to prevent ringing caused by the stray inductance L between the power supply and the load and the load. In such a circuit, when the switch SW1 is turned on and the switch SW2 is turned off, the voltage on the load side rises, and when the switch SW1 is turned off and the switch SW2 is turned on, the voltage falls. When the load is a resistive load, the resistor R2 and the switch SW2 are unnecessary, but the resistor R2 and the switch SW2 are required to lower the voltage while the energy remains on the load side due to capacitance or the like.

スイッチＳＷ１，ＳＷ２および抵抗Ｒ１，Ｒ２としては、ディスクリート型デバイスを使用することが多く、高電圧出力に対応するように、一般に複数のディスクリート型デバイスを直列に接続した構成となる。例えば、複数の半導体スイッチングデバイスを配列したセラミック板と複数の抵抗を配列したセラミック板とを組み合わせてパルス電源装置が構成されている。 Discrete devices are often used as the switches SW1 and SW2 and the resistors R1 and R2, and generally, a plurality of discrete devices are connected in series so as to support high voltage output. For example, a pulse power supply device is configured by combining a ceramic plate in which a plurality of semiconductor switching devices are arranged and a ceramic plate in which a plurality of resistors are arranged.

また、このようなディスクリート型デバイスからなるスイッチＳＷ１，ＳＷ２や抵抗Ｒ１，Ｒ２に対しては、冷却水等の冷却媒体の循環による冷却構造が必要であり、例えば半導体スイッチングデバイスを配列したセラミック板に銅冷却板を重ね、銅冷却板に銅製の冷却水配管をろう付けした冷却構造などが採用されている。 Further, the switches SW1 and SW2 and the resistors R1 and R2 made of such a discrete device require a cooling structure by circulating a cooling medium such as cooling water. For example, a ceramic plate in which semiconductor switching devices are arranged is required. A cooling structure in which copper cooling plates are stacked and a copper cooling water pipe is brazed to the copper cooling plate is adopted.

特開２００７−３００７３２号公報JP-A-2007-300732 特開２００１−１６８４３０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-168430

多数のディスクリート型の半導体スイッチングデバイスおよび抵抗を具備したパルス電源装置において、半導体スイッチングデバイスと抵抗とが重なりあうようにして空間的に近接して配置されていると、浮遊容量の影響が大きくなり、ゲートドライブ回路によるスイッチングデバイスのＯＮ／ＯＦＦ動作が不安定となったり、細かい高電圧パルスの出力動作が困難となる。 In a pulse power supply equipped with a large number of discrete semiconductor switching devices and resistors, if the semiconductor switching devices and the resistors are arranged spatially close to each other so as to overlap each other, the influence of the stray capacitance becomes large. The ON / OFF operation of the switching device by the gate drive circuit becomes unstable, and the output operation of fine high voltage pulses becomes difficult.

また、冷却水配管やこれに接続される銅冷却板等は、接地電位となるので、半導体スイッチングデバイスや抵抗とこれら接地電位となる部材との間の距離が小さいと、やはり浮遊容量が大きくなる。 Further, since the cooling water pipe and the copper cooling plate connected to the cooling water pipe have a ground potential, if the distance between the semiconductor switching device or the resistor and the member having the ground potential is small, the stray capacitance also increases. ..

特に、高速な動作でかつ負荷がポッケルスセルのような低容量性（数十ｐＦ程度）のものである場合には、浮遊容量の影響が問題となる。 In particular, when the operation is high speed and the load is low capacitance (about several tens of pF) such as Pockels cell, the influence of stray capacitance becomes a problem.

この発明に係るパルス電源装置は、
金属製放熱板からなり、接地電位となるベース部材と、
複数のディスクリート型半導体スイッチングデバイスが表面に並んで取り付けられた熱伝導性を有する帯状の第１セラミック板と、
上記第１セラミック板に重ならないように該第１セラミック板の側方に並んで配置され、かつ複数のディスクリート型抵抗が表面に並んで取り付けられた熱伝導性を有する帯状の第２セラミック板と、
上記第１セラミック板および上記第２セラミック板をそれぞれ上記ベース部材の表面から離れた状態でもって該ベース部材に支持する複数の金属製支持バーと、
上記ベース部材の裏面に接合された冷却媒体配管と、
を備えて構成されている。 The pulse power supply device according to the present invention is
A base member that consists of a metal radiator plate and has a ground potential,
A band-shaped first ceramic plate having thermal conductivity in which multiple discrete semiconductor switching devices are mounted side by side on the surface,
With a band-shaped second ceramic plate having thermal conductivity, which is arranged side by side on the side of the first ceramic plate so as not to overlap the first ceramic plate, and a plurality of discrete resistors are attached side by side on the surface. ,
A plurality of metal support bars that support the first ceramic plate and the second ceramic plate on the base member in a state of being separated from the surface of the base member, respectively.
The cooling medium piping joined to the back surface of the base member,
It is configured with.

このような構成では、複数の半導体スイッチングデバイスを具備した帯状の第１セラミック板と複数の抵抗を具備した帯状の第２セラミック板とが水平方向に離れて位置することから、両者が重なり合うことに起因した浮遊容量が小さくなる。 In such a configuration, the strip-shaped first ceramic plate provided with a plurality of semiconductor switching devices and the strip-shaped second ceramic plate provided with a plurality of resistors are located horizontally apart from each other, so that they overlap each other. The resulting stray capacitance is reduced.

また、第１セラミック板や第２セラミック板は、接地電位となるベース部材から離れて、つまりベース部材から浮き上がった状態に支持バーを介して支持される。そのため、半導体スイッチングデバイスや抵抗とベース部材との間での浮遊容量も小さくなる。 Further, the first ceramic plate and the second ceramic plate are supported via the support bar in a state of being separated from the base member having a ground potential, that is, in a state of being lifted from the base member. Therefore, the stray capacitance between the semiconductor switching device or resistor and the base member is also reduced.

一方、半導体スイッチングデバイスや抵抗が生じた熱は、熱伝導性を有する第１セラミック板および第２セラミック板に伝達され、ここから金属製の支持バーを介して放熱板となるベース部材に伝達される。そして、ベース部材の裏面に接合された冷却媒体配管を流れる冷却水等の冷却媒体に放熱される。つまり半導体スイッチングデバイスや抵抗が冷却媒体によって冷却される。 On the other hand, the heat generated by the semiconductor switching device or the resistor is transferred to the first ceramic plate and the second ceramic plate having thermal conductivity, and from here to the base member serving as the heat dissipation plate via the metal support bar. NS. Then, heat is dissipated to a cooling medium such as cooling water flowing through the cooling medium piping joined to the back surface of the base member. That is, the semiconductor switching device and the resistor are cooled by the cooling medium.

従って、半導体スイッチングデバイスや抵抗の良好な冷却を確保しつつ浮遊容量の低減が図れる。 Therefore, it is possible to reduce stray capacitance while ensuring good cooling of semiconductor switching devices and resistors.

本発明の好ましい一つの態様では、上記第１セラミック板と上記第２セラミック板とが平行でかつ両者間に段差を有するように配置されている。このような構成では、第１セラミック板と第２セラミック板との空間的な距離がさらに大きくなる。 In one preferred embodiment of the present invention, the first ceramic plate and the second ceramic plate are arranged so as to be parallel to each other and have a step between them. In such a configuration, the spatial distance between the first ceramic plate and the second ceramic plate is further increased.

一つの実施例では、上記金属製支持バーは、上記第１セラミック板および上記第２セラミック板の側縁に沿って延びる起立した板状をなし、上記第１セラミック板および上記第２セラミック板の各々が一対の金属製支持バーによって支持されている。 In one embodiment, the metal support bar has an upright plate shape extending along the side edges of the first ceramic plate and the second ceramic plate, and is formed of the first ceramic plate and the second ceramic plate. Each is supported by a pair of metal support bars.

また他の一つの実施例では、上記金属製支持バーは、断面Ｕ字形をなしており、その開口側の一対の端部に、帯状をなす上記第１セラミック板および上記第２セラミック板の一対の側縁部がそれぞれ固定されている。 In another one embodiment, the metal support bar has a U-shaped cross section, and a pair of the first ceramic plate and the second ceramic plate forming a band shape at a pair of ends on the opening side thereof. The side edges of each are fixed.

好ましい一つの態様では、上記半導体スイッチングデバイスおよび上記抵抗は、それぞれ帯状をなす第１セラミック板および上記第２セラミック板の幅方向中央部に１列に並んで配置されており、これら半導体スイッチングデバイスもしくは抵抗の投影面と重ならない第１セラミック板および第２セラミック板の側縁部が上記金属製支持バーによって支持されている。従って、半導体スイッチングデバイスや抵抗の背面とベース部材との間が確実に空間となる。 In one preferred embodiment, the semiconductor switching device and the resistor are arranged side by side in a row at the center of the first ceramic plate and the second ceramic plate in the width direction, respectively, forming a band shape, and these semiconductor switching devices or The side edges of the first ceramic plate and the second ceramic plate that do not overlap the projection surface of the resistor are supported by the metal support bar. Therefore, there is definitely a space between the back surface of the semiconductor switching device or resistor and the base member.

本願の第２の発明に係るパルス電源装置は、
筐体の一部からなり、接地電位となるベース部材と、
複数のディスクリート型半導体スイッチングデバイスが表面に並んで取り付けられ、上記ベース部材に対し直交するように配置された熱伝導性を有する一対の第１セラミック板と、
上記ベース部材に沿ってかつ該ベース部材から離れた状態に配置され、かつ複数のディスクリート型抵抗が表面に並んで取り付けられた熱伝導性を有する第２セラミック板と、
断面矩形の棒状をなし、その上面に上記第２セラミック板の端部がそれぞれ固定されるとともに、側面に上記第１セラミック板の各々の下端部がそれぞれ固定され、これら第１セラミック板と第２セラミック板とを互いに直交した状態として上記ベース部材に支持する一対の金属製支持バーと、
上記金属製支持バーに接合された冷却媒体配管と、
を備えて構成されている。 The pulse power supply device according to the second invention of the present application is
A base member that consists of a part of the housing and has a ground potential,
A pair of thermally conductive first ceramic plates in which a plurality of discrete semiconductor switching devices are mounted side by side on the surface and arranged so as to be orthogonal to the base member.
A second ceramic plate having thermal conductivity, which is arranged along the base member and away from the base member, and has a plurality of discrete resistors mounted side by side on the surface.
A bar shape having a rectangular cross section, with an end portion of the second ceramic plate is fixed to the upper surface, side surface lower end portion of each of said first ceramic plate is fixed to these first ceramic plate and the second A pair of metal support bars that support the ceramic plate on the base member in a state orthogonal to each other,
The cooling medium piping joined to the metal support bar and
It is configured with.

この第２の発明では、複数の半導体スイッチングデバイスを具備した第１セラミック板と複数の抵抗を具備した第２セラミック板とが直交して配置されることから、両者が重なり合うことに起因した浮遊容量が小さくなる。特に半導体スイッチングデバイスと抵抗との間の距離が大きく確保される。 In the second invention, since the first ceramic plate provided with the plurality of semiconductor switching devices and the second ceramic plate provided with the plurality of resistors are arranged orthogonally to each other, the stray capacitance caused by the overlap between the first ceramic plate and the second ceramic plate provided with the plurality of resistors. Becomes smaller. In particular, a large distance between the semiconductor switching device and the resistor is secured.

また、第２セラミック板は、接地電位となるベース部材から離れて、つまりベース部材から浮き上がった状態に支持バーを介して支持され、第１セラミック板は、ベース部材から起立した姿勢に支持バーを介して支持される。そのため、半導体スイッチングデバイスや抵抗とベース部材との間での浮遊容量も小さくなる。 Further, the second ceramic plate is supported via the support bar away from the base member that becomes the ground potential, that is, in a state of being lifted from the base member, and the first ceramic plate is supported by the support bar in a posture of standing up from the base member. Supported through. Therefore, the stray capacitance between the semiconductor switching device or resistor and the base member is also reduced.

一方、半導体スイッチングデバイスや抵抗が生じた熱は、熱伝導性を有する第１セラミック板および第２セラミック板に伝達され、ここから金属製の支持バーに伝達される。そして、支持バーに接合された冷却媒体配管を流れる冷却水等の冷却媒体に放熱される。つまり半導体スイッチングデバイスや抵抗が冷却媒体によって冷却される。 On the other hand, the heat generated by the semiconductor switching device or the resistor is transferred to the first ceramic plate and the second ceramic plate having thermal conductivity, and is transferred from here to the metal support bar. Then, heat is dissipated to a cooling medium such as cooling water flowing through the cooling medium piping joined to the support bar. That is, the semiconductor switching device and the resistor are cooled by the cooling medium.

従って、第２の発明によっても、半導体スイッチングデバイスや抵抗の良好な冷却を確保しつつ浮遊容量の低減が図れる。 Therefore, according to the second invention, the stray capacitance can be reduced while ensuring good cooling of the semiconductor switching device and the resistor.

この発明によれば、半導体スイッチングデバイスや抵抗の良好な冷却を確保しつつ浮遊容量の低減が図れる。 According to the present invention, it is possible to reduce stray capacitance while ensuring good cooling of semiconductor switching devices and resistors.

第１実施例のパルス電源装置の正面図。The front view of the pulse power supply device of 1st Example. 同じく第１実施例のパルス電源装置の斜視図。Similarly, a perspective view of the pulse power supply device of the first embodiment. 第１実施例における支持バーを単体で示す斜視図。The perspective view which shows the support bar in 1st Example alone. 第２実施例のパルス電源装置の正面図。The front view of the pulse power supply device of 2nd Example. 同じく第２実施例のパルス電源装置の斜視図。Similarly, a perspective view of the pulse power supply device of the second embodiment. 第３実施例のパルス電源装置の要部の正面図。The front view of the main part of the pulse power supply device of 3rd Example. 同じく第３実施例のパルス電源装置の斜視図。Similarly, a perspective view of the pulse power supply device of the third embodiment. 第３実施例における支持バーを単体で示す斜視図。The perspective view which shows the support bar in 3rd Example by itself. 第３実施例の要部を拡大して示す斜視図。The perspective view which shows the main part of the 3rd Example in an enlarged manner. パルス発生回路の回路図。Circuit diagram of the pulse generation circuit.

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１および図２は、第１実施例のパルス電源装置を示す正面図および斜視図である。このパルス電源装置は、装置全体のベース部材となる金属製例えば銅製の放熱板１と、この放熱板１の上方に位置する一対の第１セラミック板２および一対の第２セラミック板３と、を備えている。放熱板１は、正方形に近い矩形状をなし、裏面つまり下面には、冷却媒体配管として銅製の冷却水配管４がろう付けにより接合されている。この冷却水配管４は、放熱板１の下面で適宜に蛇行した形に配置されており、一端に冷却水入口４ａを、他端に冷却水出口４ｂを、それぞれ備えている。なお、以下では、説明の便宜上、図１の左右方向を放熱板１や第１，第２セラミック板２，３の幅方向と呼び、これに直交する方向を放熱板１や第１，第２セラミック板２，３の長手方向と呼ぶこととする。 1 and 2 are a front view and a perspective view showing the pulse power supply device of the first embodiment. This pulse power supply device comprises a metal heat sink 1 made of metal, for example, copper, which is a base member of the entire device, and a pair of first ceramic plates 2 and a pair of second ceramic plates 3 located above the heat sink 1. I have. The heat radiating plate 1 has a rectangular shape close to a square, and a copper cooling water pipe 4 is joined to the back surface, that is, the lower surface by brazing as a cooling medium pipe. The cooling water pipe 4 is arranged in an appropriately meandering shape on the lower surface of the heat radiating plate 1, and is provided with a cooling water inlet 4a at one end and a cooling water outlet 4b at the other end. In the following, for convenience of explanation, the left-right direction of FIG. 1 is referred to as the width direction of the heat radiating plate 1 and the first and second ceramic plates 2 and 3, and the direction orthogonal to this is referred to as the width direction of the heat radiating plate 1 and the first and second ceramic plates 1 and 2. It will be referred to as the longitudinal direction of the ceramic plates 2 and 3.

第１セラミック板２および第２セラミック板３は、それぞれ、放熱板１の長さ方向の一辺にほぼ対応した長さと放熱板１の幅方向の一辺の１／４程度の幅とを有する細長い帯状のセラミック板からなる。第１セラミック板２および第２セラミック板３を構成するセラミック材としては、絶縁性が高く、かつ熱伝導性が高いセラミックであることが望ましく、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が好ましい。その他、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）などを用いることもできる。 Each of the first ceramic plate 2 and the second ceramic plate 3 has an elongated strip shape having a length substantially corresponding to one side in the length direction of the heat radiation plate 1 and a width of about 1/4 of one side in the width direction of the heat radiation plate 1. Consists of a ceramic plate. As the ceramic material constituting the first ceramic plate 2 and the second ceramic plate 3, it is desirable that the ceramic material has high insulating properties and high thermal conductivity, and for example, aluminum nitride (AlN) is preferable. In addition, alumina (Al ₂ O ₃ ) or the like can also be used.

一対の第１セラミック板２は、放熱板１の幅方向の両側部に沿って互いに平行に離れて位置し、かつ一対の第２セラミック板３は、放熱板１の幅方向の中央部に並んで位置する。これら４つのセラミック板２，３は、放熱板１の平面視において互いに平行に並んでいる。また各々のセラミック板２，３の面は、図１に示すようにいずれも放熱板１の面と平行であり、かつ、第１セラミック板２が第２セラミック板３よりも高位となるように（換言すれば放熱板１からより離れるように）、第１セラミック板２と第２セラミック板３との間に段差を有している。 The pair of first ceramic plates 2 are located parallel to each other along both side portions of the heat radiating plate 1 in the width direction, and the pair of second ceramic plates 3 are arranged in the central portion of the heat radiating plate 1 in the width direction. Located at. These four ceramic plates 2 and 3 are arranged parallel to each other in the plan view of the heat radiation plate 1. Further, the surfaces of the ceramic plates 2 and 3 are all parallel to the surface of the heat radiating plate 1 as shown in FIG. 1, and the first ceramic plate 2 is higher than the second ceramic plate 3. (In other words, it is farther away from the heat radiating plate 1), and there is a step between the first ceramic plate 2 and the second ceramic plate 3.

個々の第１セラミック板２の表面つまり上面には、複数（例えば１０個）のディスクリート型半導体スイッチングデバイス６が１列に並んで取り付けられている。半導体スイッチングデバイス６としては、例えばＳｉＣ素子が用いられているが、他の半導体素子であってもよい。実施例の半導体スイッチングデバイス６は、略中央部に取付孔が貫通形成された略矩形の樹脂パッケージ６ａを備えており、この樹脂パッケージ６ａを貫通したネジ７によって各半導体スイッチングデバイス６が第１セラミック板２に固定されている。取付状態では、熱が良好に伝達されるように、樹脂パッケージ６ａの背面（下面）が第１セラミック板２の表面に密接している。なお、伝熱シート等の伝熱部材を両者間に挟み込むようにしてもよい。半導体スイッチングデバイス６は、樹脂パッケージ６ａの一辺から３つの端子６ｂが導出されており、これらの端子６ｂが平面視において内側つまり第２セラミック板３側へ向かうように各半導体スイッチングデバイス６が取り付けられている。 A plurality of (for example, 10) discrete semiconductor switching devices 6 are mounted side by side in a row on the surface, that is, the upper surface of each first ceramic plate 2. As the semiconductor switching device 6, for example, a SiC element is used, but other semiconductor elements may be used. The semiconductor switching device 6 of the embodiment includes a substantially rectangular resin package 6a having a mounting hole formed through the substantially central portion, and each semiconductor switching device 6 is made of a first ceramic by a screw 7 penetrating the resin package 6a. It is fixed to the plate 2. In the mounted state, the back surface (lower surface) of the resin package 6a is in close contact with the surface of the first ceramic plate 2 so that heat can be transferred well. A heat transfer member such as a heat transfer sheet may be sandwiched between the two. In the semiconductor switching device 6, three terminals 6b are derived from one side of the resin package 6a, and each semiconductor switching device 6 is attached so that these terminals 6b face inward, that is, toward the second ceramic plate 3 in a plan view. ing.

つまり、パルス電源装置全体としては、複数（例えば１０個）の半導体スイッチングデバイス６を含む半導体スイッチングデバイス６の列が２列あり、各々の列の半導体スイッチングデバイス６の端子６ｂが互いに内側を向くように左右対称に配置されている。一つの例では、一方の列の複数の半導体スイッチングデバイス６を互いに直列に接続して図１０で説明した一方のスイッチＳＷ１を構成し、他方の列の複数の半導体スイッチングデバイス６を互いに直列に接続して他方のスイッチＳＷ２を構成することができるが、このような各素子の回路構成は本発明の要部ではなく、適宜な構成が可能である。 That is, the pulse power supply unit as a whole has two rows of semiconductor switching devices 6 including a plurality of (for example, 10) semiconductor switching devices 6, and the terminals 6b of the semiconductor switching devices 6 in each row face each other inward. It is arranged symmetrically. In one example, a plurality of semiconductor switching devices 6 in one row are connected in series with each other to form one switch SW1 described with reference to FIG. 10, and a plurality of semiconductor switching devices 6 in the other row are connected in series with each other. The other switch SW2 can be configured, but the circuit configuration of each element is not the main part of the present invention, and an appropriate configuration is possible.

同様に、個々の第２セラミック板３の表面つまり上面には、複数（例えば１０個）のディスクリート型の抵抗８が１列に並んで取り付けられている。実施例の抵抗８は、略中央部に取付孔が貫通形成された略矩形の樹脂パッケージ８ａを備えており、この樹脂パッケージ８ａを貫通したネジ（図示せず）によって抵抗８が第２セラミック板３に固定されている。取付状態では、熱が良好に伝達されるように、樹脂パッケージ８ａの背面（下面）が第２セラミック板３の表面に密接している。なお、伝熱シート等の伝熱部材を両者間に挟み込むようにしてもよい。抵抗８は、樹脂パッケージ８ａの一辺から２つの端子８ｂが導出されており、これらの端子８ｂが平面視において外側つまり第１セラミック板２側へ向かうように各抵抗８が取り付けられている。 Similarly, a plurality of (for example, 10) discrete resistors 8 are mounted side by side in a row on the surface, that is, the upper surface of each second ceramic plate 3. The resistor 8 of the embodiment includes a substantially rectangular resin package 8a having a mounting hole formed through the substantially central portion, and the resistor 8 is a second ceramic plate by a screw (not shown) penetrating the resin package 8a. It is fixed at 3. In the mounted state, the back surface (lower surface) of the resin package 8a is in close contact with the surface of the second ceramic plate 3 so that heat can be transferred well. A heat transfer member such as a heat transfer sheet may be sandwiched between the two. Two terminals 8b are derived from one side of the resin package 8a, and each resistor 8 is attached so that these terminals 8b face the outside, that is, the first ceramic plate 2 side in a plan view.

つまり、パルス電源装置全体としては、複数（例えば１０個）の抵抗８を含むディスクリート型の抵抗８の列が２列あり、各々の列の抵抗８の端子８ｂが互いに外側を向くように左右対称に配置されている。一つの例では、一方の列の複数の抵抗８が図１０で説明した一方の抵抗Ｒ１を構成し、他方の列の複数の抵抗８が他方のスイッチＳＷ２を構成するものとすることができるが、上述したように複数の抵抗８および半導体スイッチングデバイス６をどのように回路構成するかは本発明の要部ではない。 That is, as a whole pulse power supply device, there are two rows of discrete type resistors 8 including a plurality of (for example, 10) resistors 8, and the terminals 8b of the resistors 8 in each row are symmetrical so as to face each other outward. Is located in. In one example, the plurality of resistors 8 in one row may constitute one resistor R1 as described in FIG. 10, and the plurality of resistors 8 in the other row may constitute the other switch SW2. As described above, how to configure the circuit of the plurality of resistors 8 and the semiconductor switching device 6 is not a main part of the present invention.

各々の第２セラミック板３の複数の抵抗８の列の上には、プリント配線基板からなる回路基板１１がそれぞれ取り付けられている。この一対の回路基板１１の各々は、第２セラミック板３よりも僅かに幅が広い同様の帯状をなしており、第２セラミック板３の上方に該第２セラミック板３と平行に支持されている。一実施例では、抵抗８とともに回路基板１１がネジによって第２セラミック板３に固定されている。 A circuit board 11 made of a printed wiring board is mounted on each row of a plurality of resistors 8 of the second ceramic plate 3. Each of the pair of circuit boards 11 has a similar strip shape that is slightly wider than the second ceramic plate 3, and is supported above the second ceramic plate 3 in parallel with the second ceramic plate 3. There is. In one embodiment, the circuit board 11 is fixed to the second ceramic plate 3 by screws together with the resistor 8.

個々の半導体スイッチングデバイス６の端子６ｂおよび抵抗８の端子８ｂは、上記回路基板１１に接続されている。また、回路基板１１の上には、個々の半導体スイッチングデバイス６に対応した複数のゲート回路用基板１２が起立状態に取り付けられている。詳しくは、回路基板１１の幅方向に沿った面を有するとともに該回路基板１１に対し直交した形に支持される比較的小型のゲート回路用基板１２が、複数個一定間隔に取り付けられている。このゲート回路用基板１２に搭載されたゲート回路によって各々の半導体スイッチングデバイス６が駆動される。なお、図１０で説明したスイッチＳＷ１を構成する複数の半導体スイッチングデバイス６は各々のゲート回路によって一斉に開閉され、同様に、スイッチＳＷ２を構成する複数の半導体スイッチングデバイス６は各々のゲート回路によって一斉に開閉されることとなる。 The terminal 6b of each semiconductor switching device 6 and the terminal 8b of the resistor 8 are connected to the circuit board 11. Further, on the circuit board 11, a plurality of gate circuit boards 12 corresponding to the individual semiconductor switching devices 6 are mounted in an upright state. Specifically, a plurality of relatively small gate circuit boards 12 having a surface along the width direction of the circuit board 11 and being supported in a shape orthogonal to the circuit board 11 are attached at regular intervals. Each semiconductor switching device 6 is driven by the gate circuit mounted on the gate circuit board 12. The plurality of semiconductor switching devices 6 constituting the switch SW1 described with reference to FIG. 10 are opened and closed all at once by their respective gate circuits, and similarly, the plurality of semiconductor switching devices 6 constituting the switch SW2 are simultaneously opened and closed by their respective gate circuits. It will be opened and closed.

第１セラミック板２および第２セラミック板３の各々は、一対の支持バー１４によって放熱板１に対し固定・支持されている。支持バー１４は、銅やアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属からなり、一実施例ではアルミニウムから構成されている。図３に示すように、この実施例の支持バー１４は、放熱板１の長手方向に沿って細長く延びた比較的厚肉の板状をなし、長手方向の中央部および両端部に開口部１５ａおよび切欠部１５ｂを備えている。そして、これらの開口部１５ａおよび切欠部１５ｂによって薄肉化された上面部分および下面部分に、それぞれ取付用のネジ１６（図２参照）が貫通する貫通孔１７が設けられている。上記のネジ１６により、支持バー１４の下面側は放熱板１の上面に固定され、支持バー１４の上面側は第１セラミック板２もしくは第２セラミック板３の下面に固定される。すなわち、個々の支持バー１４は、放熱板１の上に起立した状態に取り付けられており、その上面にセラミック板２，３が乗せられて固定されている。 Each of the first ceramic plate 2 and the second ceramic plate 3 is fixed and supported with respect to the heat radiation plate 1 by a pair of support bars 14. The support bar 14 is made of a metal having excellent thermal conductivity such as copper and aluminum, and in one embodiment, it is made of aluminum. As shown in FIG. 3, the support bar 14 of this embodiment has a relatively thick plate shape elongated along the longitudinal direction of the heat radiating plate 1, and has openings 15a at the central portion and both ends in the longitudinal direction. And a notch 15b. Then, through holes 17 through which the mounting screws 16 (see FIG. 2) penetrate are provided in the upper surface portion and the lower surface portion thinned by the openings 15a and the notches 15b, respectively. The lower surface side of the support bar 14 is fixed to the upper surface of the heat radiating plate 1 by the screw 16, and the upper surface side of the support bar 14 is fixed to the lower surface of the first ceramic plate 2 or the second ceramic plate 3. That is, the individual support bars 14 are mounted in an upright state on the heat radiating plate 1, and the ceramic plates 2 and 3 are placed and fixed on the upper surface thereof.

ここで、図１に示すように、例えば第１セラミック板２については、第１セラミック板２の左右の側縁に沿って一対の支持バー１４が平行に設けられており、第１セラミック板２の幅方向の中央部に位置する半導体スイッチングデバイス６の樹脂パッケージ６ａの投影面と支持バー１４の各々が平面視において互いに重ならないように配置されている。つまり、半導体スイッチングデバイス６の樹脂パッケージ６ａの下方には支持バー１４は存在せず、第１セラミック板２と放熱板１との間が空間（つまり空気層）となっている。第２セラミック板３についても同様であり、第２セラミック板３の左右の側縁に沿って一対の支持バー１４が平行に設けられており、第２セラミック板３の幅方向の中央部に位置する抵抗８の樹脂パッケージ８ａの投影面と支持バー１４の各々が平面視において互いに重ならないように配置されている。つまり、抵抗８の樹脂パッケージ８ａの下方には支持バー１４は存在せず、第２セラミック板３と放熱板１との間が空間（つまり空気層）となっている。 Here, as shown in FIG. 1, for example, for the first ceramic plate 2, a pair of support bars 14 are provided in parallel along the left and right side edges of the first ceramic plate 2, and the first ceramic plate 2 is provided. The projection surface of the resin package 6a of the semiconductor switching device 6 and the support bars 14 located at the center of the width direction of the semiconductor switching device 6 are arranged so as not to overlap each other in a plan view. That is, the support bar 14 does not exist below the resin package 6a of the semiconductor switching device 6, and a space (that is, an air layer) is formed between the first ceramic plate 2 and the heat radiating plate 1. The same applies to the second ceramic plate 3, in which a pair of support bars 14 are provided in parallel along the left and right side edges of the second ceramic plate 3 and are located at the center of the second ceramic plate 3 in the width direction. The projection surface of the resin package 8a of the resistor 8 and the support bar 14 are arranged so as not to overlap each other in a plan view. That is, the support bar 14 does not exist below the resin package 8a of the resistor 8, and a space (that is, an air layer) is formed between the second ceramic plate 3 and the heat radiation plate 1.

また、第２セラミック板３を支持する支持バー１４の高さは、第１セラミック板２を支持する支持バー１４の高さよりも低く形成されている。これにより、前述したように、第１セラミック板２と第２セラミック板３との間に段差が設けられている。具体的には、抵抗８の樹脂パッケージ８ａの上に配置される回路基板１１の上面の高さが第１セラミック板２の上面の高さとほぼ整列するように、第１セラミック板２の高さ位置と第２セラミック板３の高さ位置とが異なっている。抵抗８の端子８ｂは回路基板１１に該回路基板１１の下面側から接続され、半導体スイッチングデバイス６の端子６ｂは回路基板１１に該回路基板１１の上面側から接続されている。 Further, the height of the support bar 14 that supports the second ceramic plate 3 is formed to be lower than the height of the support bar 14 that supports the first ceramic plate 2. As a result, as described above, a step is provided between the first ceramic plate 2 and the second ceramic plate 3. Specifically, the height of the first ceramic plate 2 is such that the height of the upper surface of the circuit board 11 arranged on the resin package 8a of the resistor 8 is substantially aligned with the height of the upper surface of the first ceramic plate 2. The position and the height position of the second ceramic plate 3 are different. The terminal 8b of the resistor 8 is connected to the circuit board 11 from the lower surface side of the circuit board 11, and the terminal 6b of the semiconductor switching device 6 is connected to the circuit board 11 from the upper surface side of the circuit board 11.

また、第２セラミック板３および回路基板１１は、第１セラミック板２に重ならないように該第１セラミック板２の側方に並んで配置されている。平面視においては、第１セラミック板２側縁と第２セラミック板３側縁との間に、比較的大きな間隙が設けられている。 Further, the second ceramic plate 3 and the circuit board 11 are arranged side by side on the side of the first ceramic plate 2 so as not to overlap the first ceramic plate 2. In a plan view, a relatively large gap is provided between the side edge of the first ceramic plate 2 and the side edge of the second ceramic plate 3.

このように構成されたパルス電源装置においては、パルス発生回路を構成する半導体スイッチングデバイス６と抵抗８とが水平方向に離れて位置するとともに、第１セラミック板２と第２セラミック板３とが重なり合っていないことから、両者間で形成される浮遊容量が小さくなる。第１セラミック板２と第２セラミック板３が段差を有することで、半導体スイッチングデバイス６と抵抗８との間の空間的な距離はさらに大きなものとなる。 In the pulse power supply device configured in this way, the semiconductor switching device 6 and the resistor 8 constituting the pulse generation circuit are located horizontally apart from each other, and the first ceramic plate 2 and the second ceramic plate 3 overlap each other. Therefore, the stray capacitance formed between the two becomes small. Since the first ceramic plate 2 and the second ceramic plate 3 have a step, the spatial distance between the semiconductor switching device 6 and the resistor 8 becomes even larger.

また、半導体スイッチングデバイス６や抵抗８に対して、放熱板１や冷却水配管４は接地電位となるが、両者は支持バー１４によって上下に十分に大きく離れており、両者間には空気層が介在するので、これらで生じる浮遊容量も小さなものとなる。 Further, the heat sink 1 and the cooling water pipe 4 have a ground potential with respect to the semiconductor switching device 6 and the resistor 8, but the two are sufficiently separated from each other by the support bar 14 in the vertical direction, and an air layer is formed between the two. Since it intervenes, the stray capacitance generated by these is also small.

一方、半導体スイッチングデバイス６と抵抗８で生じた熱は、熱伝導性に優れた窒化アルミニウム等からなる第１，第２セラミック板２，３に伝熱され、さらに、アルミニウムや銅等からなる支持バー１４を介して放熱板１に伝熱される。そして、放熱板１に接合された冷却水配管４を流れる冷却水によって、装置外部へ放出される。 On the other hand, the heat generated by the semiconductor switching device 6 and the resistor 8 is transferred to the first and second ceramic plates 2 and 3 made of aluminum nitride or the like having excellent thermal conductivity, and further supported by aluminum or copper. Heat is transferred to the heat radiating plate 1 via the bar 14. Then, it is discharged to the outside of the device by the cooling water flowing through the cooling water pipe 4 joined to the heat radiating plate 1.

従って、上記構成では、ディスクリート型の半導体スイッチングデバイス６や抵抗８を良好に冷却しつつ浮遊容量の低減を図ることができる。また、図２に示すように、多数の半導体スイッチングデバイス６や抵抗８ならびにゲート回路用基板１２を備える装置全体を比較的小型に構成することができる。 Therefore, in the above configuration, it is possible to reduce the stray capacitance while satisfactorily cooling the discrete type semiconductor switching device 6 and the resistor 8. Further, as shown in FIG. 2, the entire device including a large number of semiconductor switching devices 6, resistors 8, and a substrate for a gate circuit 12 can be configured in a relatively small size.

次に、図４および図５は、パルス電源装置の第２実施例を示す正面図および斜視図である。この第２実施例は、主に第１，第２セラミック板２，３を支持する支持バー１１４の構成が第１実施例の支持バー１４と異なっている。第２実施例の支持バー１１４は、銅やアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属からなる板材を折り曲げて、断面Ｕ字形のチャンネル材としたものである。すなわち支持バー１１４は、中央の底壁部１１４ａと、この底壁部１１４ａの両端から上方へ平行に延びる一対の側壁部１１４ｂと、この側壁部１１４ｂの上端から側方へ延びる一対の上端部１１４ｃと、を備えている。Ｕ字形の開口部に位置する一対の上端部１１４ｃの先端縁の間の幅（換言すれば支持バー１１４の全幅）は、セラミック板２，３の幅に実質的に等しい。 Next, FIGS. 4 and 5 are a front view and a perspective view showing a second embodiment of the pulse power supply device. In this second embodiment, the configuration of the support bar 114 that mainly supports the first and second ceramic plates 2 and 3 is different from that of the support bar 14 of the first embodiment. The support bar 114 of the second embodiment is formed by bending a plate material made of a metal having excellent thermal conductivity such as copper or aluminum into a channel material having a U-shaped cross section. That is, the support bar 114 has a central bottom wall portion 114a, a pair of side wall portions 114b extending in parallel upward from both ends of the bottom wall portion 114a, and a pair of upper end portions 114c extending laterally from the upper end of the side wall portion 114b. And have. The width between the tip edges of the pair of top ends 114c located in the U-shaped opening (in other words, the total width of the support bars 114) is substantially equal to the width of the ceramic plates 2 and 3.

図４に示すように、各セラミック板２，３は、Ｕ字形をなす支持バー１１４の上端部１１４ｃの上に乗った状態に支持されている。すなわち、支持バー１１４の底壁部１１４ａが放熱板１０１に図示せぬネジを介して固定されているとともに、各セラミック板２，３の両側部が支持バー１１４の上端部１１４ｃに図示せぬネジを介して固定されている。 As shown in FIG. 4, each of the ceramic plates 2 and 3 is supported in a state of being placed on the upper end portion 114c of the U-shaped support bar 114. That is, the bottom wall portion 114a of the support bar 114 is fixed to the heat radiating plate 101 via screws (not shown), and both side portions of the ceramic plates 2 and 3 are screwed to the upper end portion 114c of the support bar 114 (not shown). It is fixed via.

また、前述した実施例と同様に、セラミック板２，３の下面に接する支持バー１１４の上端部１１４ｃは、半導体スイッチングデバイス６や抵抗８の樹脂パッケージ６ａ，８ａの投影面と重ならない範囲に設けられている。従って、これら樹脂パッケージ６ａ，８ａの下方では、セラミック板２，３と底壁部１１４ａとの間に十分に大きな空間（空気層）が確保されている。 Further, as in the above-described embodiment, the upper end 114c of the support bar 114 in contact with the lower surfaces of the ceramic plates 2 and 3 is provided within a range that does not overlap with the projection surfaces of the resin packages 6a and 8a of the semiconductor switching device 6 and the resistor 8. Has been done. Therefore, below these resin packages 6a and 8a, a sufficiently large space (air layer) is secured between the ceramic plates 2 and 3 and the bottom wall portion 114a.

また、この第２実施例においては、ベース部材となる放熱板１０１がそれぞれ比較的厚肉な金属板例えば銅板やアルミニウム板からなる第１放熱板１０１ａと第２放熱板１０１ｂとを重ね合わせた２枚構造のものとなっている。冷却水配管４は、第１放熱板１０１ａの下面にろう付けされている。第２放熱板１０１ｂは、一対の第１セラミック板２に対応する両側部分のみに第１放熱板１０１ａの上に重ねて設けられており、装置の中央部分は、第１放熱板１０１ａの１枚構造となっている。そして、第１セラミック板２を支持する一対の支持バー１１４は、それぞれ第２放熱板１０１ｂの上に固定されており、第２セラミック板３を支持する一対の支持バー１１４は、それぞれ装置中央部の第１放熱板１０１ａの上に固定されている。 Further, in the second embodiment, the heat radiating plate 101 serving as the base member is a relatively thick metal plate, for example, a first heat radiating plate 101a made of a copper plate or an aluminum plate and a second heat radiating plate 101b are superposed. It has a sheet structure. The cooling water pipe 4 is brazed to the lower surface of the first heat radiating plate 101a. The second heat radiating plate 101b is provided so as to be overlapped on the first heat radiating plate 101a only on both side portions corresponding to the pair of first ceramic plates 2, and the central part of the apparatus is one of the first heat radiating plates 101a. It has a structure. The pair of support bars 114 that support the first ceramic plate 2 are fixed on the second heat radiation plate 101b, respectively, and the pair of support bars 114 that support the second ceramic plate 3 are each at the center of the device. It is fixed on the first heat radiation plate 101a of.

第１セラミック板２用の支持バー１１４と第２セラミック板３用の支持バー１１４は、同一の高さ（つまり同一のＵ字形断面形状）を有している。従って、放熱板１０１の厚さの相違に伴い、図示するように、第１セラミック板２の高さと第２セラミック板３の高さとの間に、前述した第１実施例と同様に、段差が設けられている。 The support bar 114 for the first ceramic plate 2 and the support bar 114 for the second ceramic plate 3 have the same height (that is, the same U-shaped cross-sectional shape). Therefore, as shown in the figure, there is a step between the height of the first ceramic plate 2 and the height of the second ceramic plate 3 due to the difference in the thickness of the heat radiating plate 101, as in the first embodiment described above. It is provided.

なお、他の構成は基本的に第１実施例と変わりがないので、その詳細な説明は省略する。 Since the other configurations are basically the same as those in the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.

このような第２実施例においても、前述した第１実施例と同様の作用効果が得られる。 In such a second embodiment, the same effects as those in the first embodiment described above can be obtained.

次に、図６および図７は、パルス電源装置の第３実施例を示す正面図および斜視図である。この第３実施例では、ベース部材が板金製の筐体２０１の一部からなる。なお、図７では、このベース部材となる筐体２０１は図示していない。また、図６は、装置の一部のみを示している。 Next, FIGS. 6 and 7 are a front view and a perspective view showing a third embodiment of the pulse power supply device. In this third embodiment, the base member is a part of the sheet metal housing 201. Note that in FIG. 7, the housing 201 serving as the base member is not shown. Further, FIG. 6 shows only a part of the device.

この第３実施例のパルス電源装置は、装置全体の全幅に亘る正方形に近い矩形状をなす第２セラミック板２０３と、装置の両側部において第２セラミック板２０３と直交するように組み合わせられた一対の第１セラミック板２０２と、を備えている。これらセラミック板２０２，２０３は、前述した各実施例と同様に、絶縁性ならびに熱伝導性に優れたセラミック例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる。 The pulse power supply device of the third embodiment is a pair of a second ceramic plate 203 having a rectangular shape close to a square over the entire width of the device and a pair of the second ceramic plates 203 orthogonal to the second ceramic plate 203 on both sides of the device. The first ceramic plate 202 of the above is provided. The ceramic plates 202 and 203 are made of a ceramic having excellent insulation and thermal conductivity, for example, aluminum nitride (AlN), as in each of the above-described embodiments.

第２セラミック板２０３は、両側縁に沿って配置された一対の支持バー２１４によって、ベース部材となる筐体２０１の面と平行にかつ筐体２０１の面から離れた状態に支持される。支持バー２１４は、熱伝導性に優れた金属例えば銅からなり、図８に示すように、断面矩形の中実の棒状に構成されているとともに、上面２１４ａや外側の側面２１４ｂ等に複数のネジ孔２２１が設けられている。第２セラミック板２０３は、図９に示すように、両側部が支持バー２１４の上面２１４ａの上に乗っており、かつ複数のネジ２２２によって支持バー２１４に固定されている。支持バー２１４は、長手方向の両端面において、Ｌ字形のブラケット２２３を介して筐体２０１（ベース部材）に固定される。 The second ceramic plate 203 is supported by a pair of support bars 214 arranged along both side edges in a state of being parallel to the surface of the housing 201 serving as a base member and away from the surface of the housing 201. The support bar 214 is made of a metal having excellent thermal conductivity, for example, copper, and is formed in the shape of a solid rod having a rectangular cross section as shown in FIG. 8, and has a plurality of screws on the upper surface 214a, the outer side surface 214b, and the like. Hole 221 is provided. As shown in FIG. 9, both sides of the second ceramic plate 203 rest on the upper surface 214a of the support bar 214, and are fixed to the support bar 214 by a plurality of screws 222. The support bar 214 is fixed to the housing 201 (base member) via the L-shaped bracket 223 on both end faces in the longitudinal direction.

一対の支持バー２１４の互いに内側へ向かう側面２１４ｃには、冷却媒体配管として銅製の冷却水配管４がろう付けにより接合されている。 A copper cooling water pipe 4 is joined as a cooling medium pipe to the side surfaces 214c of the pair of support bars 214 facing inward by brazing.

第１セラミック板２０２は、下端部が支持バー２１４の外側の側面２１４ｂに沿って配置され、かつ複数のネジ２２２によって支持バー２１４の側面２１４ｂに固定されている。従って、断面矩形をなす支持バー２１４の上面２１４ａおよび側面２１４ｂによって、第２セラミック板２０３と第１セラミック板２０２とが互いに直交した状態に支持されている。従って、一対の第１セラミック板２０２は、ベース部材となる筐体２０１の面に対し起立した状態となっている。なお、図６に示すように、筐体２０１の側壁２０１ａに対し第１セラミック板２０２は離れて位置している。 The lower end of the first ceramic plate 202 is arranged along the outer side surface 214b of the support bar 214, and is fixed to the side surface 214b of the support bar 214 by a plurality of screws 222. Therefore, the upper surface 214a and the side surface 214b of the support bar 214 having a rectangular cross section support the second ceramic plate 203 and the first ceramic plate 202 in a state of being orthogonal to each other. Therefore, the pair of first ceramic plates 202 are in an upright state with respect to the surface of the housing 201 which is the base member. As shown in FIG. 6, the first ceramic plate 202 is located away from the side wall 201a of the housing 201.

一対の第１セラミック板２０２の表面詳しくは互いに対向する内側面には、前述した各実施例と同様に、複数（例えば１０個）のディスクリート型半導体スイッチングデバイス６が同一高さ位置に１列に並んで取り付けられている。樹脂パッケージ６ａから導出された端子６ｂは、下方へ延びている。なお、図示例では、ネジ２０７ａとナット２０７ｂとによって個々の半導体スイッチングデバイス６が第１セラミック板２０２に固定されている。 On the surface of the pair of first ceramic plates 202, specifically, on the inner surfaces facing each other, a plurality of (for example, 10) discrete semiconductor switching devices 6 are arranged in a row at the same height position as in each of the above-described embodiments. They are installed side by side. The terminal 6b derived from the resin package 6a extends downward. In the illustrated example, the individual semiconductor switching devices 6 are fixed to the first ceramic plate 202 by the screws 207a and the nuts 207b.

また第２セラミック板２０３の上面には、複数のディスクリート型の抵抗８が２列に並んで配列されている。すなわち、一方の第１セラミック板２０２の近傍に、該第１セラミック板２０２が具備する半導体スイッチングデバイス６の個数と同数（例えば１０個）の抵抗８が１列に並んで配置されており、他方の第１セラミック板２０２の近傍に、同様に例えば１０個の抵抗８が１列に並んで配置されている。これらの抵抗８は、図９に示すように、ネジ２２４ａとダブルナット構成をなす２つのナット２２４ｂ、２２４ｃとによって個々に第２セラミック板２０３に固定されている。 Further, on the upper surface of the second ceramic plate 203, a plurality of discrete resistors 8 are arranged side by side in two rows. That is, in the vicinity of one of the first ceramic plates 202, the same number (for example, 10) of resistors 8 as the number of semiconductor switching devices 6 included in the first ceramic plate 202 are arranged side by side in a row, and the other. Similarly, for example, 10 resistors 8 are arranged in a row in the vicinity of the first ceramic plate 202 of the above. As shown in FIG. 9, these resistors 8 are individually fixed to the second ceramic plate 203 by a screw 224a and two nuts 224b and 224c forming a double nut configuration.

また前述した各実施例と同様に、一対の回路基板１１が２つの抵抗８の列の上にそれぞれ配置されており、この回路基板１１上に複数のゲート回路用基板１２が起立状態に取り付けられている。図６に示すように、回路基板１１は、ダブルナット構成をなす２つのナット２２４ｂ、２２４ｃの間に挟持されている。そして、半導体スイッチングデバイス６の下方へ延びた端子６ｂおよび抵抗８の上方へ折り曲げた端子８ｂがそれぞれ回路基板１１に接続されている。なお、図９は、回路基板１１を取り除いて抵抗８等要部の構成を示している。 Further, as in each of the above-described embodiments, the pair of circuit boards 11 are arranged on the rows of the two resistors 8, and a plurality of gate circuit boards 12 are mounted on the circuit boards 11 in an upright state. ing. As shown in FIG. 6, the circuit board 11 is sandwiched between two nuts 224b and 224c having a double nut configuration. Then, the terminal 6b extending downward of the semiconductor switching device 6 and the terminal 8b bent upward of the resistor 8 are connected to the circuit board 11, respectively. Note that FIG. 9 shows the configuration of the main parts such as the resistor 8 by removing the circuit board 11.

このような第３実施例においては、半導体スイッチングデバイス６の樹脂パッケージ６ａと抵抗８の樹脂パッケージ８ａとがＬ字形に配置された形となり、互いに重なることがないとともに、両者間の空間距離を第１実施例や第２実施例よりも大きく確保することができ、両者間で生じる浮遊容量が小さくなる。 In such a third embodiment, the resin package 6a of the semiconductor switching device 6 and the resin package 8a of the resistor 8 are arranged in an L shape so that they do not overlap each other and the spatial distance between them is determined. It can be secured larger than that of the first embodiment and the second embodiment, and the stray capacitance generated between the two becomes smaller.

また、支持バー２１４は、第２セラミック板２０３に関して抵抗８の投影面と重ならない位置にあり、第１セラミック板２０２に関して半導体スイッチングデバイス６の樹脂パッケージ８ａの投影面と重ならない位置にある。支持バー２１４に接合されている冷却水配管４も、抵抗８の投影面とは重ならない。 Further, the support bar 214 is located at a position that does not overlap the projection surface of the resistor 8 with respect to the second ceramic plate 203, and is at a position that does not overlap the projection surface of the resin package 8a of the semiconductor switching device 6 with respect to the first ceramic plate 202. The cooling water pipe 4 joined to the support bar 214 also does not overlap the projection surface of the resistor 8.

従って、上述した各実施例と同様に、半導体スイッチングデバイス６や抵抗８の樹脂パッケージ６ａ，８ａの背面側が十分に大きな空間つまり空気層となり、接地電位となる筐体２０１や冷却水配管４との間での浮遊容量が小さくなる。 Therefore, as in each of the above-described embodiments, the back side of the resin packages 6a and 8a of the semiconductor switching device 6 and the resistor 8 becomes a sufficiently large space, that is, an air layer, and the housing 201 and the cooling water pipe 4 have a ground potential. The stray capacitance between them becomes smaller.

一方、半導体スイッチングデバイス６や抵抗８で生じた熱は、熱伝導性に優れた窒化アルミニウム等からなる第１，第２セラミック板２０２，２０３に伝熱され、さらに、熱容量の大きな中実の銅棒材からなる支持バー２１４に伝熱される。そして、支持バー２１４に接合された冷却水配管４を流れる冷却水によって、装置外部へ放出される。 On the other hand, the heat generated by the semiconductor switching device 6 and the resistor 8 is transferred to the first and second ceramic plates 202 and 203 made of aluminum nitride having excellent thermal conductivity, and further, solid copper having a large heat capacity. Heat is transferred to the support bar 214 made of bar material. Then, it is discharged to the outside of the apparatus by the cooling water flowing through the cooling water pipe 4 joined to the support bar 214.

従って、この第３実施例においても、ディスクリート型の半導体スイッチングデバイス６や抵抗８を良好に冷却しつつ浮遊容量の低減を図ることができる。また、第１セラミック板２０２が起立状態に配置されることで、多数の半導体スイッチングデバイス６や抵抗８ならびにゲート回路用基板１２を備える装置全体を比較的小型に構成することができる。 Therefore, also in this third embodiment, it is possible to reduce the stray capacitance while satisfactorily cooling the discrete type semiconductor switching device 6 and the resistor 8. Further, by arranging the first ceramic plate 202 in an upright state, the entire device including a large number of semiconductor switching devices 6 and resistors 8 and a gate circuit substrate 12 can be configured in a relatively small size.

１，１０１…放熱板
２，２０２…第１セラミック板
３，２０３…第２セラミック板
４…冷却水配管
６…半導体スイッチングデバイス
８…抵抗
１１…回路基板
１２…ゲート回路用基板
１４，１１４，２１４…支持バー
２０１…筐体 1,101 ... Heat sink 2,202 ... 1st ceramic plate 3,203 ... 2nd ceramic plate 4 ... Cooling water piping 6 ... Semiconductor switching device 8 ... Resistor 11 ... Circuit board 12 ... Gate circuit board 14,114,214 ... Support bar 201 ... Housing

Claims

A base member that consists of a metal radiator plate and has a ground potential,
A band-shaped first ceramic plate having thermal conductivity in which multiple discrete semiconductor switching devices are mounted side by side on the surface,
With a band-shaped second ceramic plate having thermal conductivity, which is arranged side by side on the side of the first ceramic plate so as not to overlap the first ceramic plate, and a plurality of discrete resistors are attached side by side on the surface. ,
A plurality of metal support bars that support the first ceramic plate and the second ceramic plate on the base member in a state of being separated from the surface of the base member, respectively.
The cooling medium piping joined to the back surface of the base member,
A pulse power supply that is equipped with.

The pulse power supply device according to claim 1, wherein the first ceramic plate and the second ceramic plate are arranged in parallel and have a step between them.

The metal support bar has an upright plate shape extending along the side edges of the first ceramic plate and the second ceramic plate.
The pulse power supply device according to claim 1 or 2, wherein each of the first ceramic plate and the second ceramic plate is supported by a pair of metal support bars.

The metal support bar has a U-shaped cross section, and a pair of side edges of the first ceramic plate and the second ceramic plate forming a band are fixed to a pair of ends on the opening side thereof. The pulse power supply device according to claim 1 or 2, wherein the pulse power supply device is provided.

The semiconductor switching device and the resistor are arranged side by side in a row at the center of the first ceramic plate and the second ceramic plate in the width direction, respectively, forming a band shape.
Any of claims 1 to 4, wherein the side edges of the first ceramic plate and the second ceramic plate that do not overlap the projection surface of the semiconductor switching device or resistor are supported by the metal support bar. The pulse power supply according to.

A base member that consists of a part of the housing and has a ground potential,
A pair of thermally conductive first ceramic plates in which a plurality of discrete semiconductor switching devices are mounted side by side on the surface and arranged so as to be orthogonal to the base member.
A second ceramic plate having thermal conductivity, which is arranged along the base member and away from the base member, and has a plurality of discrete resistors mounted side by side on the surface.
A bar shape having a rectangular cross section, with an end portion of the second ceramic plate is fixed to the upper surface, side surface lower end portion of each of said first ceramic plate is fixed to these first ceramic plate and the second A pair of metal support bars that support the ceramic plate on the base member in a state orthogonal to each other,
The cooling medium piping joined to the metal support bar and
A pulse power supply that is equipped with.