CN1574318A - 半导体冷却装置 - Google Patents

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中野雅夫
池田明
芦谷博正
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Abstract

一种半导体冷却装置，包括用于冷却半导体元件的冷凝板、冷凝器和逆变器控制的制冷剂泵，所有上述部件相互串联流体连接以限定制冷剂循环。所述半导体冷却装置还包括用于冷却所述冷凝器的风扇、设置在半导体元件附近的温度探测器和用于控制制冷剂泵和风扇的控制器。所述控制器根据温度探测器测量的值控制制冷剂泵的转数和风扇的转数。

Description

半导体冷却装置
技术领域
本发明涉及一种用于冷却产生大量热量的半导体元件的冷却装置。尤其但非限制性地，本发明涉及一种通过利用制冷剂液相与气相之间的状态变化而冷却半导体元件的紧凑、易于操纵和有效的冷却装置。
背景技术
日本专利公开出版物No.2000-208683披露了一种通过利用制冷剂液相与气相之间的状态变化而冷却发热元件的自然循环式冷却装置，如图1所示。其中所示冷却装置设有用于存储液体制冷剂的制冷剂箱20、用于从液体制冷剂辐射热量的散热器22和用于冷却散热器22的风扇(未示出)。
因为这种冷却装置未设置逆变器控制的制冷剂泵，其仅通过根据半导体元件产生的热量的数量改变风扇转数来控制所需冷却功率。
另外，日本专利公开出版物No.2000-208683未披露异常状态下的避开系统。
发明内容
本发明用于克服上述缺点。
因此，本发明的一个目标是提供一种高可靠性的半导体冷却装置，其噪声等级低且根据半导体元件产生的热量改变制冷剂循环量进行适当控制。
为了实现上述和其它目的，根据本发明的半导体冷却装置包括用于冷却半导体元件的冷凝板、冷凝器和逆变器控制的制冷剂泵，所有上述部件相互串联流体连接以限定制冷剂循环。所述半导体冷却装置还包括用于冷却所述冷凝器的风扇、设置在所述半导体元件附近的温度探测器和用于控制制冷剂泵和风扇的控制器。所述控制器根据温度探测器测量的值控制制冷剂泵的转数和风扇的转数。所述温度探测器可以容纳在半导体元件中。
当从半导体元件发射出的热量的数量小于预定水平时，控制器在减小制冷剂泵的转数之前减小风扇的转数。
当温度探测器测量的值在预定时间周期内增加超过预定值时，控制器使风扇的转数最大化并随后逐步地增加制冷剂泵的转数，同时将温度探测器测量的值与在控制器中设置的值进行比较。另外，当制冷剂泵的转数到达最大值时，如果温度探测器测量的值没有变得小于设置值，控制器输出报警信号。
作为选择，控制器监视指示制冷剂泵电流值的信号，如果该电流值变得大于控制器中设置的值，控制器输出报警信号。
也作为选择，控制器监视制冷剂泵的运转时间，如果制冷剂泵的总运转时间到达了控制器中设置的使用寿命，控制器输出报警信号。
附图说明
通过结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，本发明的上述和其他目的以及特征将变得更为明显，附图中相同附图标记表示相同部件，其中：
图1是传统冷却装置的正视图；
图2说明了根据本发明第一实施例的半导体冷却装置的制冷循环；和
图3说明了根据本发明第二实施例的半导体冷却装置的制冷循环。
具体实施方式
本申请以2003年6月13日在日本提交的申请No.2003-169081为基础，其内容在此一起并入作为参考。
现在参照附图，尤其是图2，图2示出了根据本发明第一实施例的半导体冷却装置的制冷循环。图2所示半导体冷却装置包括：冷凝板1，其用于冷却高放热的半导体元件5，半导体元件5在运转时会发射出大量的热；冷凝器2；逆变器控制的制冷剂泵3，全部部件串联连接以限定制冷剂循环。制冷剂填充在此制冷剂循环中。冷凝器2适于由风扇4冷却。
冷却装置如此设计，首先从冷凝器2出现的液体制冷剂由制冷剂泵3供应至冷凝板1。被如此提供了制冷剂的冷凝板1吸收由高放热的半导体元件5产生的热量，并且在吸收热量的过程中，在冷凝板1中发生从液体制冷剂到气体制冷剂的状态变化。气体制冷剂随后供应至冷凝器2，冷凝器2随后由风扇4冷却，从而冷凝器2内的气体制冷剂经历状态变化而改变为液态制冷剂。
在本实施例中，冷凝板1设有安装在其上邻近半导体元件5的温度传感器6，并且温度传感器6电连接至控制器9。制冷剂泵3电连接至逆变器控制器7，同时风扇4电连接至功率控制器8。逆变器控制器7和功率控制器8电连接至控制器9。
控制器9基于温度传感器6测量的值控制制冷剂泵3的转数和风扇4的转数。控制器9如此设计，当从半导体元件5发射的热量的数量小于预定等级时，控制器9在减小制冷剂泵3的转数之前优先地减小风扇4的转数，从而提供噪声等级低的冷却装置。
当温度传感器6测量的值在预定时间周期内增加大于预定值时，控制器9首先使风扇4的转数最大化，随后逐步地增加制冷剂泵3的转数，同时将温度传感器6的测量值与在控制器9中设置的值进行比较。当制冷剂泵3的转数到达最大值时，如果温度传感器6的测量值没有变得小于设置值，控制器9向计算机输出报警信号，所述计算机电连接至半导体元件5，从而能够增强冷却装置的可靠性。
虽然上述实施例采用温度传感器6，可以通过半导体元件5自身进行温度测量。在这种情况下，来自半导体元件5的信号被输入至控制器9。
图3示出了根据本发明第二实施例的半导体冷却装置的制冷循环。
如图3所示，半导体元件5设有容纳在其中的半导体元件5。指示制冷剂泵3的电流值的信号从逆变器控制器7输出至控制器9，其进而监视所述信号，并且如果该电流值变得大于其中设置的值，则向计算机输出报警信号，所述计算机电连接至半导体元件5。因此，制冷剂泵3在使用寿命结束之前可以得到更换，从而能够增强冷却装置的可靠性。
作为选择，控制器如此设计，从而能够监视制冷剂泵3的运转时间。在这种情况下，如果制冷剂泵3的总运转时间到达控制器9中设置的使用寿命，控制器9向计算机输出报警信号。因此制冷剂泵3在使用寿命结束之前可以得到更换，从而能够增强冷却装置的可靠性。
尽管参照附图通过实例对本发明进行了详细的说明，只是处于说明而不是限制的目的，可以理解可以对所述的优选实施例在本发明的精神之内进行改变和修改，其范围落入权项要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种半导体冷却装置，包括：
用于冷却半导体元件的冷凝板；
冷凝器；
逆变器控制制冷剂泵，所述冷凝板、冷凝器和制冷剂泵相互串联流体连接以限定制冷剂循环；
用于冷却所述冷凝器的风扇；
设置在所述半导体元件附近的温度探测器；和
用于控制所述制冷剂泵和所述风扇的控制器；
其中所述控制器根据所述温度探测器测量的值控制所述制冷剂泵的转数和所述风扇的转数。
2.根据权利要求1所述的半导体冷却装置，其特征在于，温度探测器容纳在所述半导体元件中。
3.根据权利要求1所述的半导体冷却装置，其特征在于，当从所述半导体元件发射出的热量小于预定水平时，所述控制器在减小所述制冷剂泵的转数之前减小所述风扇的转数。
4.根据权利要求1所述的半导体冷却装置，其特征在于，当所述温度探测器测量的值在预定时间周期内增加超过预定值时，所述控制器使所述风扇的转数最大化并随后逐步地增加所述制冷剂泵的转数，同时将所述温度探测器测量的值与在所述控制器中设置的值进行比较，并且其中当所述制冷剂泵的转数到达最大值时，如果所述温度探测器测量的值没有变得小于设置值，所述控制器输出报警信号。
5.根据权利要求1所述的半导体冷却装置，其特征在于，所述控制器监视指示所述制冷剂泵电流值的信号，如果该电流值变得大于所述控制器中设置的值，所述控制器输出报警信号。
6.根据权利要求1所述的半导体冷却装置，其特征在于，所述控制器监视所述冷剂泵的运转时间，如果所述制冷剂泵的总运转时间到达了所述控制器中设置的使用寿命，所述控制器输出报警信号。
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