FR2674989A1 - COOLING DEVICE FOR A SEMICONDUCTOR ELEMENT - Google Patents
COOLING DEVICE FOR A SEMICONDUCTOR ELEMENT Download PDFInfo
- Publication number
- FR2674989A1 FR2674989A1 FR9203947A FR9203947A FR2674989A1 FR 2674989 A1 FR2674989 A1 FR 2674989A1 FR 9203947 A FR9203947 A FR 9203947A FR 9203947 A FR9203947 A FR 9203947A FR 2674989 A1 FR2674989 A1 FR 2674989A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- cooling
- heat
- semiconductor
- cooling device
- insulator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 169
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 70
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 46
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 30
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 4
- FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 2-iodoquinoline Chemical compound C1=CC=CC2=NC(I)=CC=C21 FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N beryllium oxide Inorganic materials O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 7
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 7
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- BOSAWIQFTJIYIS-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trichloro-2,2,2-trifluoroethane Chemical compound FC(F)(F)C(Cl)(Cl)Cl BOSAWIQFTJIYIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AJDIZQLSFPQPEY-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-Trichlorotrifluoroethane Chemical compound FC(F)(Cl)C(F)(Cl)Cl AJDIZQLSFPQPEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000005437 stratosphere Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/10—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
- H01L25/11—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
- H01L25/117—Stacked arrangements of devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2265/00—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
- F28F2265/24—Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for electrical insulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
Le dispositif de refroidissement pour les éléments semiconducteurs (1) comprend un élément de refroidissement (2) disposé entre les éléments semiconducteurs (1) raccordés par un conducteur (6), et comportant un isolant en forme de disque (9) disposé entre les éléments (6, 2), et un isolant enveloppant (11) situé autour de la circonférence de l'élément de refroidissement (2), l'élément de refroidissement (2), la partie de raccordement de cet élément et un élément rayonnant de la chaleur étant parcourus par le milieu de refroidissement (3) qui est électriquement conducteur. Application notamment aux dispositifs de refroidissement d'éléments semiconducteurs.The cooling device for semiconductor elements (1) comprises a cooling element (2) disposed between the semiconductor elements (1) connected by a conductor (6), and having a disc-shaped insulator (9) disposed between the elements. (6, 2), and an enveloping insulator (11) located around the circumference of the cooling element (2), the cooling element (2), the connecting part of this element and a radiating element of the heat being traversed by the cooling medium (3) which is electrically conductive. Application in particular to devices for cooling semiconductor elements.
Description
La présente invention concerne un dispositif de refroidissement pour unThe present invention relates to a cooling device for a
élément semiconducteur et concerne en particulier un dispositif de refroidissement servant à refroidir une pluralité d'éléments semiconducteurs au moyen d'un milieu de refroidissement introduit dans un élément de semiconductor element and in particular relates to a cooling device for cooling a plurality of semiconductor elements by means of a cooling medium introduced into a cooling element.
refroidissement disposé entre la pluralité d'éléments semi- cooling arrangement arranged between the plurality of semi-
conducteurs par l'intermédiaire d'un conducteur de raccor- drivers through a connecting conductor
dement pour les éléments semiconducteurs. for semiconductor elements.
Des exemples de dispositifs classiques de refroi- Examples of conventional cooling devices
dissement pour un élément semiconducteur sont décrits dans JP-A-58-37482 ( 1983), et sont représentés sur les figures Il for a semiconductor element are described in JP-A-58-37482 (1983), and are shown in FIGS.
et 12 du dessin de la présente demande. and 12 of the drawing of the present application.
Dans le dispositif de refroidissement pour un In the cooling device for a
élément semiconducteur représenté sur la figure 11, un élé- semiconductor element shown in FIG.
ment métallique de refroidissement 2 est disposé entre des metal cooling element 2 is arranged between
éléments semiconducteurs respectifs 1, un élément 4 rayon- respective semiconductor elements 1, a 4-ray element
nant de la chaleur est couplé à l'élément de refroidisse- heat is coupled to the cooling element
ment 2 par l'intermédiaire de tubes isolants 26, et un mi- 2 by means of insulating tubes 26, and a half
lieu de refroidissement possédant une bonne capacité d'évaporation remplit l'élément de refroidissement 2 et coolant having a good evaporation capacity fills the cooling element 2 and
l'élément 4 rayonnant de la chaleur. element 4 radiating heat.
Dans le dispositif de refroidissement pour un In the cooling device for a
élément semiconducteur représenté sur la figure 12, un élé- semiconductor element shown in FIG.
ment de refroidissement 2 est disposé entre des éléments cooling element 2 is arranged between
semiconducteurs respectifs par l'intermédiaire d'un conduc- respective semiconductors by means of a
teur de raccordement 6, qui sert de borne de raccordement, une plaque isolante 5 est disposée entre le conducteur de raccordement 6 et l'élément de refroidissement 2, et ce dernier est agencé de manière à communiquer avec l'élément 4 rayonnant de la chaleur par l'intermédiaire d'un tube de 6, which serves as a connection terminal, an insulating plate 5 is disposed between the connecting conductor 6 and the cooling element 2, and the latter is arranged to communicate with the element 4 radiating heat through a tube of
passage 7.passage 7.
Dans ces dispositifs de refroidissement pour des éléments semiconducteurs, lorsqu'une chaleur est produite In these cooling devices for semiconductor elements, when heat is produced
par les éléments semiconducteurs 1 sous l'effet d'un cou- by the semiconductor elements 1 under the effect of a
rant pénétrant dans ces éléments, la chaleur est transférée penetrating into these elements, heat is transferred
au milieu de refroidissement contenu dans l'élément de re- in the cooling medium contained in the cooling element
froidissement 2, le milieu de refroidissement s'évapore à cooling 2, the cooling medium evaporates to
l'intérieur de cet élément et les bulles produites par éva- the interior of this element and the bubbles produced by
poration pénètrent dans l'élément 4 rayonnant de la chaleur et sont refroidies en cet endroit de sorte qu'elles se li- quéfient, et le milieu de refroidissement liquéfié revient à nouveau à l'intérieur de l'élément de refroidissement 2 pour refroidir les éléments semiconducteurs 1 Dans ces structures, l'élément commun 4 rayonnant de la chaleur ne The poration penetrates into the heat radiating element 4 and is cooled therein so that they become liquefied, and the liquefied cooling medium returns to the interior of the cooling element 2 to cool the cooling elements. semiconductor elements 1 In these structures, the common element 4 radiating heat does not
court-circuite jamais les éléments semiconducteurs respec- bypasses the semiconductor elements
tifs 1, étant donné que l'élément commun 4 rayonnant de la 1, since the common element 4 radiating from the
chaleur est isolé électriquement vis-à-vis des éléments se- heat is electrically isolated from the se-
miconducteurs respectifs 1 par les tubes isolants 26 ou la respective conductors 1 by the insulating tubes 26 or the
plaque isolante 5.insulating plate 5.
Dans les dispositifs de refroidissementclassiques décrits précédemment pour des éléments semiconducteurs, on a utilisé très largement du trichloro-trifluoroéthane (Freon 113) en tant que milieu de refroidissement, mais le chlore contenu dans le milieu de refroidissement entraîne une dégradation de la couche d'ozone dans la stratosphère In the conventional cooling devices described above for semiconductor elements, trichloro-trifluoroethane (Freon 113) has been widely used as a cooling medium, but the chlorine contained in the cooling medium causes degradation of the ozone layer. in the stratosphere
de sorte que la production d'un tel milieu de refroidisse- so that the production of such a cooling medium
ment a été arrêtée, à grande échelle, dans le monde, et que l'on a procédé rapidement au remplacement d'un tel milieu de refroidissement par des milieux de refroidissement ne contenant pas de chlore Il est envisagé d'utiliser l'eau comme l'un des milieux de refroidissement ne contenant pas has been stopped on a large scale in the world, and that such a cooling medium has been rapidly replaced by cooling media containing no chlorine. It is envisaged that water will be one of the cooling media not containing
de chlore, mais l'eau habituellement disponible est élec- chlorine, but the usually available water is
triquement conductrice de sorte que, s'il est nécessaire de traiter au préalable l'eau pour la rendre électriquement triply conductive so that, if it is necessary to pre-treat the water to make it electrically
isolante, le dispositif de refroidissement possède des di- insulation, the cooling device has di-
mensions importantes, ce qui ne convient pas pour le dispo- important measures, which is not appropriate for the
sitif de refroidissement tel que celui utilisé pour un élé- cooling system such as that used for a
ment semiconducteur, dont il est requis notamment qu'il semiconductor system, which is required in particular
possède de faibles dimensions.has small dimensions.
C'est pourquoi, il est également envisagé d'utiliser l'eau électriquement conductrice telle quelle comme milieu de refroidissement, mais lorsqu'on utilise une telle eau pour le dispositif de refroidissement par des éléments semiconducteurs tels que représentés sur la figure 11, l'élément de refroidissement 2 est raccordé électrique- ment à l'élément 4 rayonnant de la chaleur, par l'intermédiaire de l'eau située dans le tube isolant 26, et Therefore, it is also envisaged to use electrically conductive water as such as a cooling medium, but when such water is used for the cooling device by semiconductor elements as shown in FIG. cooling element 2 is electrically connected to the heat-radiating element 4 via the water in the insulating tube 26, and
les éléments électriques sont électriquement court-circui- the electrical elements are electrically short-circuited
tés En outre, lorsqu'on utilise une telle eau pour le dis- In addition, when using such water for
positif de refroidissement pour des éléments semiconduc- positive cooling for semiconductor elements
teurs tels que représentés sur la figure 12, l'isolation électrique entre les éléments semiconducteurs respectifs 1 est maintenue par la distance de cheminement requise par la plaque isolante 5 disposée entre un couple de conducteurs As shown in FIG. 12, the electrical insulation between the respective semiconductor elements 1 is maintained by the routing distance required by the insulating plate 5 arranged between a pair of conductors.
de raccordement 6 et l'élément de refroidissement 2 Cepen- 6 and the cooling element 2 Cepen-
dant selon JEM-1103 (Norme industrielle japonaise concer- according to JEM-1103 (Japanese Industrial Standard for
nant les machines électriques pour ce qui concerne la dis- electrical machinery with regard to the
tance d'isolement pour des dispositifs de commande), on doit avoir une distance supérieure à 30 mm pour un circuit possédant une tension nominale de 1500 V et une distance d'isolement 1,5 fois supérieure, c'est-à-dire supérieure à insulation rate for control devices), a distance greater than 30 mm must be provided for a circuit having a nominal voltage of 1500 V and an isolation distance of 1.5 times greater, ie greater than at
mm, pour le même circuit dans un environnement pollué. mm, for the same circuit in a polluted environment.
Lorsqu'on incorpore une plaque isolante qui satisfait à la condition mentionnée précédemment, la taille du dispositif de refroidissement utilisant le milieu de refroidissement électriquement conducteur devient supérieure à celle du When incorporating an insulating plate that satisfies the condition mentioned above, the size of the cooling device using the electrically conductive cooling medium becomes greater than that of the
dispositif de refroidissement classique qui utilise le mi- conventional cooling device that uses half
lieu de refroidissement électriquement isolant. electrically insulating cooling place.
Un but de la présente invention est de réaliser un dispositif de refroidissement de faibles dimensions pour An object of the present invention is to provide a small cooling device for
un élément semiconducteur utilisant un milieu de refroidis- a semiconductor element using a cooling medium
sement électriquement conducteur.electrically conductive
Pour atteindre l'objectif indiqué précédemment, To achieve the goal stated above,
il est prévu, selon un premier mode de réalisation de l'in- according to a first embodiment of the invention,
vention,undispositif derefroidissementpour un élément se- vention, a cooling device for a se-
miconducteur, dans lequel un élément de refroidissement est miconductor, in which a cooling element is
disposé entre une pluralité d'éléments semiconducteurs ré- disposed between a plurality of semiconductor elements
unis par un conducteur de raccordement, un élément rayon- united by a connecting conductor, a radiating element
nant de la chaleur est raccordé à la partie de raccordement de l'élément de refroidissement, et un milieu de refroidis- sement est introduit dans l'élément de refroidissement, dans la partie de raccordement et dans l'élément rayonnant de la chaleur, caractérisé en ce qu'on utilise comme milieu heat is connected to the connecting portion of the cooling element, and a cooling medium is introduced into the cooling element, the connecting part and the radiating element of the heat, characterized in that the medium is used
de refroidissement un milieu de refroidissement électrique- cooling an electric cooling medium-
ment conducteur, que la partie dudit élément de conduct, that the part of that element of
refroidissement, tournée vers ledit conducteur de raccorde- cooling, turned towards said connecting conductor-
ment comporte un isolant possédant une bonne conductibilité thermique ou la circonférence extérieure dudit élément de refroidissement situé entre un couple desdits conducteurs It comprises an insulator having good thermal conductivity or the outer circumference of said cooling element situated between a pair of said conductors.
de raccordement est recouverte par un isolant. connection is covered by an insulator.
Selon un second mode de réalisation de l'invention, According to a second embodiment of the invention,
il est prévu un dispositif de refroidissement pour un élé- a cooling device is provided for a
ment semiconducteur, dans lequel un élément de refroidisse- semiconductor system, in which a cooling element
ment est disposé entre une pluralité d'éléments semiconduc- ment is arranged between a plurality of semiconductor elements
teurs réunis par un conducteur de raccordement, un élément connected by a connecting conductor, an element
rayonnant de la chaleur est raccordé à la partie de raccor- radiating heat is connected to the connecting part
dement de l'élément de refroidissement, et un milieu de re- of the cooling element, and a cooling medium
froidissement est introduit dans l'élément de refroidisse- cooling is introduced into the cooling element
ment, dans la partie de raccordement et dans l'élément rayonnant de la chaleur, caractérisé en ce qu'on utilise in the connecting part and in the radiating element of the heat, characterized in that
comme milieu de refroidissement un milieu de refroidisse- as a cooling medium a cooling medium
ment électriquement conducteur et que ledit élément de re- electrically conductive device and that the said
froidissement est constitué par un isolant possédant une cooling is an insulation with a
bonne conductibilité thermique.good thermal conductivity.
Dans un dispositif de refroidissement pour un élément semiconducteur selon le premier mode de réalisation de l'invention, un isolant est prévu sur les parties, qui se font face, du conducteur de raccordement et de l'élément de refroidissement et sur In a cooling device for a semiconductor element according to the first embodiment of the invention, an insulator is provided on the facing portions of the connecting conductor and the cooling element and on
la surface extérieure de l'élément de refroidissement si- the outer surface of the cooling element
tuée entre un couple des conducteurs de raccordement, l'isolant électrique entre la partie avant du conducteur de between a couple of the connecting conductors, the electrical insulation between the front part of the conductor
raccordement et l'élément de refroidissement n'est pas dé- connection and the cooling element is not de-
terminé par la distance de cheminement comme dans les dis- ended by the distance of travel as in the dis-
positifs classiques, mais par l'épaisseur, c'est-à-dire la conventional positives, but by the thickness, that is to say the
rigidité diélectrique au claquage, de l'isolant, qui re- dielectric strength at breakdown, insulation, which
couvre la partie correspondante de l'élément de refroidis- covers the corresponding part of the cooling element
sement, de manière à obtenir un dispositif de refroidisse- in order to obtain a cooling device
ment ayant de faibles dimensions En outre, les éléments semiconducteurs sont isolés électriquement par rapport à l'élément de refroidissement, à l'aide du même isolant, de manière à empêcher un court-circuit électrique entre les bornes des éléments semiconducteurs même si on utilise pour In addition, the semiconductor elements are electrically insulated with respect to the cooling element, using the same insulator, so as to prevent an electrical short-circuit between the terminals of the semiconductor elements even if one uses for
le dispositif de refroidissement un milieu de refroidisse- the cooling device a cooling medium
ment électriquement conducteur incluant l'eau, qui est ai- electrically conductive system including water, which is
sément disponible et n'entraîne aucun risque de dégradation available and does not pose any risk of degradation
de l' environnement.of the environment.
Dans un dispositif de refroidissement pour un élément semiconducteur selon le second mode de In a cooling device for a semiconductor element according to the second mode of
réalisation de la présente invention, l'élément de re- embodiment of the present invention, the element of
froidissement est réalisé en un matériau isolant, aucun cooling is made of an insulating material, no
circuit court-circuitant les bornes des éléments semicon- circuit shorting the terminals of the semicon-
ducteurs par l'intermédiaire de l'élément de refroidisse- ductors through the cooling element
ment n'est formé, même lorsque l'ensemble du dispositif de refroidissement est réalisé avec de faibles dimensions En is not formed even when the entire cooling device is made with small dimensions.
outre, grâce à la mise en oeuvre de cette caractéris- Moreover, thanks to the implementation of this
tique, on peut utiliser un milieu de refroidissement élec- a cooling medium can be used.
triquement conducteur, tel que de l'eau, qui est aisément disponible et n'entraîne aucun risque de dégradation de tri-conductor, such as water, which is readily available and carries no risk of degradation of
l' environnement.the environment.
D'autres caractéristiques et avantages de la pré- Other features and advantages of the pre-
sente invention ressortiront de la description donnée ci- invention will emerge from the description given below.
après prise en référence au dessin annexé, sur le- after making reference to the appended drawing, on the-
quel:what:
la figure 1 représente une vue en coupe trans- FIG. 1 represents a cross-sectional view of
versale d'une forme de réalisation de dispositif de re- froidissement pour un élément semiconducteur conforme à la présente invention; la figure 2 représente une coupe transversale of one embodiment of a cooling device for a semiconductor element according to the present invention; Figure 2 shows a cross section
d'une autre forme de réalisation du dispositif de refroi- another embodiment of the cooling device
dissement pour un élément semiconducteur selon la présente invention; dissement for a semiconductor element according to the present invention;
la figure 3 est une coupe transversale verti- FIG. 3 is a vertical cross-section
cale d'une autre forme de réalisation du dispositif de re- of another embodiment of the
froidissement pour un élément semiconducteur conforme à la présente invention; cooling for a semiconductor element according to the present invention;
la figure 4 est une coupe transversale verti- FIG. 4 is a vertical cross-section
cale d'une autre forme de réalisation de dispositif de refroidissement pour un élément semiconducteur conforme à la présente invention; of another embodiment of a cooling device for a semiconductor element according to the present invention;
la figure 5 est une vue en perspective dévelop- FIG. 5 is an expanded perspective view.
pée d'une partie principale de la forme de réalisation re- part of the embodiment of the present invention.
présentée sur la figure 1; la figure 6 est une coupe transversale à plus grande échelle d'une partie principale d'une autre forme de shown in Figure 1; FIG. 6 is an enlarged cross-section of a main part of another form of
réalisation de dispositif de refroidissement pour un élé- realization of cooling device for a
ment semiconducteur conforme à l'invention; la figure 7 représente une coupe transversale à plus grande échelle d'une partie principale d'une autre forme de réalisation de dispositif de refroidissement semiconductor device according to the invention; Fig. 7 shows an enlarged cross-section of a main portion of another embodiment of a cooling device.
pour un élément semiconducteur conforme à la présente in- for a semiconductor element according to the present invention.
vention; la figure 8 est une coupe transversale à plus grande échelle d'une partie principale d'une autre forme de vention; FIG. 8 is an enlarged cross-section of a main part of another form of
réalisation de dispositif de refroidissement pour un élé- realization of cooling device for a
ment semiconducteur conforme à la présente invention; la figure 9 est une coupe transversale à plus grande échelle d'une partie principale d'une autre forme de semiconductor device according to the present invention; Figure 9 is an enlarged cross-section of a main portion of another form of
réalisation de dispositif de refroidissement pour un élé- realization of cooling device for a
ment semiconducteur conforme à la présente invention; la figure 10 est une coupe transversale à plus grande échelle d'une partie principale d'une autre forme de semiconductor device according to the present invention; FIG. 10 is an enlarged cross-section of a main portion of another form of
réalisation du dispositif de refroidissement pour un élé- realization of the cooling device for a
ment semiconducteur conforme à la présente invention; la figure 11, dont il a déjà été fait mention, semiconductor device according to the present invention; Figure 11, which has already been mentioned,
est une vue en perspective d'un dispositif de refroidisse- is a perspective view of a cooling device
ment classique pour un élément semiconducteur; et la figure 12, dont il a déjà été fait mention, est une coupe transversale verticale d'un autre dispositif conventional for a semiconductor element; and Figure 12, which has already been mentioned, is a vertical cross section of another device
de refroidissement classique pour un élément semiconduc- conventional cooling system for a semiconductor element
teur.tor.
Ci-après, on va expliquer des formes de réalisa- Hereafter, we will explain some forms of
tion de la présente invention en référence au dessin. of the present invention with reference to the drawing.
La figure 1 représente une coupe transversale verticale montrant une forme de réalisation de dispositif de refroidissement pour un élément semiconducteur conforme à la présente invention, et dans laquelle une pluralité Fig. 1 shows a vertical cross section showing a cooling device embodiment for a semiconductor element according to the present invention, and in which a plurality
d'éléments semiconducteurs 1 comprennent, à leurs deux ex- of semiconductor elements 1 comprise, to their two former
trémités, respectivement des conducteurs de raccordement 6, et, entre ces derniers, un élément de refroidissement 2, trenches, respectively connecting conductors 6, and, between them, a cooling element 2,
dont l'intérieur est rempli par un milieu de refroidisse- whose interior is filled with a cooling medium
ment électriquement conducteur La surface extérieure de electrically conductive The outer surface of
l'élément de refroidissement 2 est recouverte par un iso- the cooling element 2 is covered by an insulation
lant 8 possédant une bonne conductibilité thermique, hormis lant 8 having good thermal conductivity, except
en ce qui concerne la partie 2 a de raccordement à un pas- with regard to part 2a of connection to a
sage 7 En outre, l'élément de refroidissement 2 est rac- In addition, the cooling element 2 is connected with
cordé à un élément 4 de rayonnement de chaleur par l'intermédiaire du passage 7 Pour l'isolant 8, on peut utiliser par exemple du nitrure de bore, du nitrure d'aluminium, de l'alumine, de l'oxyde de béryllium et du The insulating material 8 is bonded to a heat radiating element 4 via the passage 7. For example, boron nitride, aluminum nitride, alumina, beryllium oxide and the like can be used. of
carbure de silicium.silicon carbide.
Dans cette structure, l'isolation élec- In this structure, electrical insulation
trique entre le conducteur de raccordement 6 et l'élément de refroidissement 2 est maintenue par la rigidité diélectrique au claquage de l'isolant 8 de sorte que le dispositif de refroidissement conforme à la présente forme de réalisation possède de faibles dimensions par rapport au dispositif classique de refroidissement tel The gap between the connecting conductor 6 and the cooling element 2 is maintained by the dielectric strength at breakdown of the insulator 8 so that the cooling device according to the present embodiment has small dimensions compared to the conventional device. cooling such
que représenté sur la figure 12 et dont la rigidité diélec- shown in FIG. 12 and whose dielectric rigidity
trique dépend de la distance de cheminement de la plaque depends on the tracking distance of the plate
isolante 5.insulating 5.
On va maintenant expliquer une structure spéci- We will now explain a specific structure
fique de l'isolant 8 recouvrant l'élément de refroidisse- insulation 8 covering the cooling element
ment 2 en référence à la figure 5, qui est une vue en pers- 2 with reference to FIG. 5, which is a view in FIG.
pective développée d'une partie principale du dispositif de refroidissement pour un élément semiconducteur conforme à developed perspective of a main part of the cooling device for a semiconductor element according to
la présente forme de réalisation.the present embodiment.
L'élément de refroidissement 2 possède une confi- The cooling element 2 has a configuration
guration cylindrique possédant une courte longueur axiale cylindrical girding having a short axial length
dans la direction d'empilage parallèle des éléments semi- in the parallel stacking direction of the semi-
conducteurs, les deux extrémités axiales du corps cylin- conductors, the two axial ends of the cylindrical body
drique sont fermées et, au niveau de la partie supérieure de l'élément de refroidissement 2, il est prévu une partie are closed and, at the upper part of the cooling element 2, a part is provided
de raccordement cylindrique 2 a qui s'étend dans une direc- cylindrical connecting piece 2 a which extends in a direction
tion radiale et est adaptée de manière à être raccordée au passage 7, comme représenté sur la figure 1 L'isolant 8 est formé d'isolants 9 en forme de disques, disposés sur les deux extrémités axiales de l'élément de refroidissement 2 et possédant un diamètre légèrement supérieur à celui de radial arrangement and is adapted to be connected to the passage 7, as shown in Figure 1 The insulator 8 is formed of insulators 9 in the form of discs, arranged on both axial ends of the cooling element 2 and having a diameter slightly greater than that of
l'élément de refroidissement cylindrique 2, un isolant en- the cylindrical cooling element 2, an insulator
veloppant 11 recouvrant la circonférence extérieure de l'élément de refroidissement 2 entre deux isolants 9 en forme de disques en regard, et un autre isolant enveloppant 10 recouvrant la partie de raccordement 2 a Les isolants 9 en forme de disques et l'isolant enveloppant 11 sont réunis par un adhésif isolant 9 covering the outer circumference of the cooling element 2 between two insulators 9 in the form of facing disks, and another wraparound insulator 10 covering the connecting portion 2a The disc-shaped insulators 9 and the wraparound insulation 11 are joined by an insulating adhesive
12, et lorsque cela est nécessaire, l'autre isolant enve- 12, and when necessary, the other insulation
loppant 10 et l'isolant enveloppant 11 peuvent être égale- loppant 10 and the wrapping insulation 11 may also be
ment réunis par un adhésif isolant. are joined together by an insulating adhesive.
L'isolant en forme de disque 9 est réalisé en un matériau possédant une bonne conductibilité thermique, comme par exemple du nitrure de bore, du nitrure d'aluminium, de l'alumine, de l'oxyde de béryllium et du carbure de silicium, comme expliqué précédemment, mais les isolants enveloppants 10 et 11 ne sont pas nécessaires dans le cas d'une telle bonne conductibilité, étant donné que la chaleur produite par les éléments semiconducteurs est transférée au milieu de refroidissement 3 par l'intermédiaire du conducteur de raccordement 6, de The disc-shaped insulator 9 is made of a material having good thermal conductivity, such as, for example, boron nitride, aluminum nitride, alumina, beryllium oxide and silicon carbide. as explained above, but the enveloping insulators 10 and 11 are not necessary in the case of such good conductivity, since the heat produced by the semiconductor elements is transferred to the cooling medium 3 via the connecting conductor 6, of
l'isolant en forme de disque 9 et de l'élément de refroi- disc-shaped insulation 9 and the cooling element
dissement 2 Par conséquent, on peut utiliser, pour consti- Therefore, it may be
tuer les isolants enveloppants 10 et 11, un tube silicone thermorétractable Dans ce cas, les isolants enveloppants et 11 peuvent être réalisés d'un seul tenant ou après mise en place d'un isolant enveloppant cylindrique 11, qui In this case, the enveloping insulators 11 and 11 may be made in one piece or after placement of a cylindrical wraparound insulation 11, which
est évidé dans la partie correspondant à la partie de rac- is hollowed out in the part corresponding to the part of
cordement 2 a et possède une longueur axiale légèrement su- 2a and has a slightly long axial length
périeure à celle de l'élément de refroidissement 2, et mise en place d'un isolant cylindrique enveloppant 10 entourant la partie de raccordement 2 a, les deux isolants pouvant greater than that of the cooling element 2, and placing a cylindrical insulating wrapper 10 surrounding the connecting portion 2a, the two insulators being able to
être réalisés d'un seul tenant tout en étant ajustés étroi- be made in one piece while being adjusted
tement sur l'élément de refroidissement 2, par contraction sous l'effet de l'application d'une chaleur En outre, on découpe de préférence les extrémités axiales de l'isolant enveloppant 11 après l'opération de contraction de manière In addition, the axial ends of the wrapping insulation 11 are preferably cut off after the contraction operation in such a way that the cooling element 2 is shrunk by the application of heat.
à les aligner avec les faces terminales de l'élément de re- to align them with the end faces of the
froidissement 2 pour les réunir à l'isolant en forme de chilling 2 to bring them together with the insulation in the form of
disque 9.disc 9.
Étant donné que presque la totalité de la surface extérieure de l'élément de refroidissement 2 est recouverte par l'isolant 8, la rigidité diélectrique entre l'élément métallique de refroidissement 2 et le conducteur Since almost all of the outer surface of the cooling element 2 is covered by the insulator 8, the dielectric strength between the metal cooling element 2 and the conductor
de raccordement 6 est déterminée par la rigidité diélec- 6 is determined by the dielectric strength
trique au claquage de l'isolant 8, ce qui permet d'obtenir to the breakdown of insulation 8, which makes it possible to obtain
un dispositif de refroidissement possédant de faibles di- a cooling device having small di-
mensions.sions.
Cependant, le conducteur de raccordement 6 pos- However, the connecting conductor 6 pos-
sède la forme d'une plaque qui a une largeur prédéterminée sede the shape of a plate that has a predetermined width
relativement faible comme représenté sur la figure 5, dif- relatively small as shown in Figure 5,
férente des faces terminales de forme circulaire de ferent circular end faces of
l'élément de refroidissement 2 et ressort dans une direc- the cooling element 2 and spring in a direction
tion perpendiculaire à la direction de sortie de la partie de raccordement 2 a de l'élément de refroidissement 2 ou, perpendicular to the exit direction of the connecting portion 2a of the cooling element 2 or,
dans une autre forme de réalisation, ressort dans la direc- in another embodiment, it is clear from the
tion opposée à la direction de sortie de la partie de rac- opposite to the exit direction of the
cordement 2 a Par conséquent, lorsque l'on considère l'isolation électrique entre le conducteur de raccordement 6 et l'élément de refroidissement 2, l'isolation électrique Therefore, when considering the electrical insulation between the connecting conductor 6 and the cooling element 2, the electrical insulation
le long de la direction sortante du conducteur de raccorde- along the outbound direction of the connecting conductor
ment 6 est importante En effet, le conducteur de raccorde- It is important that the connecting conductor
ment 6 forme une borne qui ressort au-delà des surfaces, en vis-à-vis, de l'élément de refroidissement 2 et de l'isolant en forme de disque 9, ce qui a pour effet qu'au niveau de cette partie sortante, il se pose le problème concernant l'isolation, comme mentionné en référence à la 6 forms a terminal which protrudes beyond the surfaces, facing each other, of the cooling element 2 and the disc-shaped insulator 9, which has the effect that at the level of this part outgoing, there is the problem regarding insulation, as mentioned with reference to the
figure 12.figure 12.
C'est pourquoi, à proprement parler, il est sa- That is why, strictly speaking, it is
tisfaisant que l'isolant 8 entourant l'élément de ref roi- satisfying that the insulation 8 surrounding the re-king element
dissement 2 soit appliqué de manière à recouvrir une partie de l'élément de refroidissement 2 au moins à proximité de la partie ressortie du conducteur de raccordement 6 Dans un tel cas, on dispose un isolant possédant une bonne conductibilité thermique, par exemple l'isolant en forme de 2 is applied so as to cover a part of the cooling element 2 at least close to the outgoing portion of the connecting conductor 6. In such a case, an insulator having a good thermal conductivity, for example the insulator, is provided. shaped
disque 9, sur les parties, situées en vis-à-vis, du conduc- disc 9, on the parts, facing each other, of the conductive
teur de raccordement 6 et de l'élément de refroidissement 2 et, en ce qui concerne la circonférence extérieure de l'élément de refroidissement 2, qui est situé entre les 6 and the cooling element 2 and, with regard to the outer circumference of the cooling element 2, which is situated between the
isolants en forme de disques 9, il est satisfaisant de pré- disc-shaped insulators 9, it is satisfactory to
voir un isolant enveloppant qui recouvre au moins la partie see an enveloping insulation that covers at least the part
ressortie du conducteur de raccordement 6. out of the connecting conductor 6.
La figure 6 est une coupe transversale à plus grande échelle d'une partie principale d'une autre forme de Figure 6 is a larger-scale cross-section of a main part of another form of
réalisation du dispositif de refroidissement pour un élé- realization of the cooling device for a
ment semiconducteur conformément à la présente invention. semiconductor circuit according to the present invention.
Dans la présente forme de réalisation, la direction de sor- In the present embodiment, the direction of exit
tie du conducteur de raccordement 6 est choisie de manière Connection conductor 6 is chosen in such a way
à s'étendre en sens opposé de celle de la partie de raccor- extend in the opposite direction to that of the connecting part
dement 2 a De même, dans la présente forme de réalisation, on obtient un avantage semblable en prévoyant un isolant enveloppant 11 autour de la circonférence extérieure de l'élément de refroidissement 2, qui est situé entre les Similarly, in the present embodiment, a similar advantage is obtained by providing a wrapping insulation 11 around the outer circumference of the cooling element 2, which is located between the
deux conducteurs de raccordement 6, mais la rigidité di- two connecting conductors 6, but the stiffness of
électrique entre les deux conducteurs de raccordement 6 est maintenue principalement par la distance de cheminement de between the two connecting conductors 6 is maintained mainly by the tracking distance of
l'isolant enveloppant 11, et par conséquent l'isolant enve- the enveloping insulation 11, and therefore the insulation
loppant 11 est pourvu d'une surface extérieure non unie de loppant 11 is provided with an un-joined outer surface of
manière à accroître sa rigidité diélectrique. to increase its dielectric strength.
La figure 7 représente une coupe transversale à plus grande échelle d'une partie principale d'une autre forme de réalisation du dispositif de refroidissement pour l'élément semiconducteur conforme à la présente invention, dans laquelle l'isolant 8 disposé entre le conducteur de raccordement 6 et l'élément de refroidissement 2 est constitué par un couple d'isolants du type en forme de FIG. 7 represents a larger-scale cross-section of a main part of another embodiment of the cooling device for the semiconductor element according to the present invention, in which the insulator 8 is arranged between the connecting conductor. 6 and the cooling element 2 consists of a pair of insulators of the type in the form of
boîtes 22 et 23 possédant une bonne conductibilité ther- boxes 22 and 23 having good thermal conductivity
mique Si deux isolants du type en forme de boîtes 22 et 23 If two insulators of the box-like type 22 and 23
sont montés de manière à constituer une partie en chevau- are assembled in such a way as to constitute a part in overlap
chement 24 au niveau de la partie correspondant à la partie ressortie du conducteur de raccordement 6 Conformément à 24 at the part corresponding to the outgoing part of the connecting conductor 6
la présente forme de réalisation, la distance de chemine- this embodiment, the distance of
ment est accrue par la partie en chevauchement 24 de is increased by the overlapping part 24 of
l'isolant 8.insulation 8.
La figure 8 montre une variante de la forme de réalisation représentée sur la figure 7, dans laquelle la partie, qui requiert une rigidité diélectrique élevée, c'est-à-dire la partie en chevauchement 24 du couple des isolants en forme de boîtes 22 et 23 qui recouvrent l'élément de refroidissement 2 situé entre les conducteurs de raccordement 6, est formé par une pluralité d'éléments Figure 8 shows a variation of the embodiment shown in Figure 7, in which the portion, which requires a high dielectric strength, i.e., the overlap portion 24 of the pair of box-shaped insulators 22 and 23 which cover the cooling element 2 located between the connecting conductors 6, is formed by a plurality of elements
en chevauchement de manière à accroître plus encore la dis- overlap in order to further increase the
tance de cheminement.tracking.
La figure 9 représente une coupe transversale à plus grande échelle d'une partie principale d'une autre forme de réalisation d'un dispositif de refroidissement Fig. 9 shows an enlarged cross-section of a main portion of another embodiment of a cooling device
pour un élément semiconducteur conforme à la présente in- for a semiconductor element according to the present invention.
vention La structure de base de la présente forme de réa- The basic structure of this form of
lisation est sensiblement identique à celle représentée sur la figure 6, mais en outre, l'élément de refroidissement 2 is substantially identical to that shown in Figure 6, but in addition, the cooling element 2
et l'isolant 8, et l'isolant 8 et le conducteur de raccor- and the insulation 8, and the insulation 8 and the connecting conductor
dement 6 sont réunis à force comme par exemple par un adhé- 6 are joined by force, for example by a member
sif possédant une bonne conductibilité thermique Par conséquent, les résistances de contact thermique entre ces sif possessing good thermal conductivity Therefore, the thermal contact resistances between these
éléments sont réduites de sorte que l'élément semiconduc- elements are reduced so that the semiconductor element
teur 1 est refroidi d'une manière efficace par le milieu de 1 is effectively cooled by the medium of
refroidissement 3.cooling 3.
La figure 2 représente une coupe transversale verticale d'une autre forme de réalisation du dispositif de refroidissement pour un élément semiconducteur conforme à FIG. 2 represents a vertical cross-section of another embodiment of the cooling device for a semiconductor element according to FIG.
*la présente invention.the present invention.
Dans la forme de réalisation précédente, l'élément de refroidissement 2 était formé d'un métal et In the previous embodiment, the cooling element 2 was made of a metal and
l'isolant 8 était disposé entre le conducteur de raccorde- insulation 8 was arranged between the connecting conductor
ment 6 et l'élément de refroidissement 2 pour réaliser l'isolation entre ces éléments, mais dans la présente forme 6 and the cooling element 2 to achieve the insulation between these elements, but in the present form
de réalisation, l'élément de refroidissement 2 est consti- of embodiment, the cooling element 2 is constituted
tué par un matériau isolant possédant une bonne conductibi- killed by an insulating material with good conductivity
lité thermique Par conséquent, l'isolant 8 recouvrant l'élément de refroidissement 2 est supprimé et en outre, As a result, the insulation 8 covering the cooling element 2 is removed and furthermore
même lorsque de l'eau électriquement conductrice est utili- even when electrically conductive water is used
sée comme milieu de refroidissement 3, les bornes des élé- as a cooling medium 3, the limits of the
ments semiconducteurs ne sont jamais court-circuitées de sorte qu'on obtient un dispositif de refroidissement sans risque de dégradation de l'environnement Dans la structure semiconductors are never short-circuited so that a cooling device is obtained without the risk of environmental degradation in the structure
de la présente forme de réalisation, comme dans celle re- of the present embodiment, as in that
présentée sur la figure 6, l'élément de refroidissement 2 comporte une surface non unie au niveau de sa circonférence shown in FIG. 6, the cooling element 2 has an unconfined surface at its circumference
extérieure située entre les deux conducteurs de raccorde- located between the two connecting conductors
ment 6, ce qui accroît la résistance diélectrique de chemi- 6, which increases the dielectric strength of
nement de l'élément de refroidissement 2 entre les deux conducteurs de raccordement 6 En outre, comme représenté sur la figure 10, lorsque le conducteur de raccordement 6 et l'élément de refroidissement 2 réalisés en un matériau isolant possédant une bonne conductibilité thermique sont In addition, as shown in FIG. 10, the connection conductor 6 and the cooling element 2 made of an insulating material having a good thermal conductivity are connected to the cooling element 2 between the two connecting conductors 6.
réunis par un adhésif 25 présentant une bonne conductibi- joined by an adhesive having good conductivity
lité thermique, la résistance de contact thermique entre ces éléments est réduite et l'élément semiconducteur 1 est temperature, the thermal contact resistance between these elements is reduced and the semiconductor element 1 is
efficacement refroidi par le milieu de refroidissement 3. effectively cooled by the cooling medium 3.
La figure 3 représente une coupe transversale Figure 3 shows a cross section
verticale montrant une autre forme de réalisation de dis- vertical showing another embodiment of
positif de refroidissement pour un élément semiconducteur, positive cooling for a semiconductor element,
conforme à la présente invention La structure de la pré- according to the present invention The structure of the present invention
sente forme de réalisation en liaison avec l'élément de re- this embodiment in connection with the re-
froidissement 2 et d'autres éléments qui y sont associés 2 and other elements associated therewith
est la même que celle de la forme de réalisation représen- is the same as that of the embodiment
tée sur la figure 2, les mêmes chiffres de référence sont shown in Figure 2, the same reference figures are
affectés aux mêmes éléments, et on n'en donnera aucune ex- assigned to the same elements, and none will be given
plication On va expliquer ci-après uniquement les éléments plication We will explain below only the elements
qui diffèrent de ceux de la forme de réalisation représen- which differ from those of the embodiment
tée sur la figure 2.shown in Figure 2.
Un tube d'entrée 16 utilisé comme entrée pour le milieu de refroidissement 3 et un tube de sortie 17 utilisé An inlet tube 16 used as an inlet for the cooling medium 3 and an outlet tube 17 used
comme sortie pour les moyens de refroidissement 3 sont rac- as output for the cooling means 3 are connected with
cordés respectivement à la partie de raccordement 2 a de l'élément de refroidissement 2 L'autre extrémité du tube de sortie 17 est raccordée à l'élément 4 rayonnant de la chaleur et l'autre extrémité du tube d'entrée 16 est rac- cordée à l'élément 4 rayonnant la chaleur par l'intermédiaire d'une pompe 14 Par conséquent, le milieu respectively connected to the connecting portion 2a of the cooling element 2 The other end of the outlet tube 17 is connected to the radiating element 4 and the other end of the inlet tube 16 is connected to corded to the element 4 radiating heat through a pump 14 Therefore, the medium
de refroidissement 3 situé dans l'élément de refroidisse- 3 located in the cooling element
ment 2 chauffé par la chaleur délivrée par les éléments se- heated by the heat supplied by the se-
miconducteurs 1 est envoyé à l'élément 4 rayonnant de la 1 is sent to the radiating element 4 of the
chaleur par l'intermédiaire du tube de sortie 17, et le mi- heat through the outlet pipe 17, and the middle
lieu de refroidissement chauffé est refroidi en cet endroit et le milieu de refroidissement refroidi est renvoyé à l'élément de refroidissement 2 par l'intermédiaire du tube heated cooling place is cooled there and the cooled cooling medium is returned to the cooling element 2 via the tube
d'entrée 16 de manière à refroidir les éléments semiconduc- input 16 so as to cool the semiconductor elements
teurs 1.1.
Lorsqu'on réalise le circuit de circulation for- When the circulation circuit is
cée utilisant la pompe 14 pour le milieu de refroidisse- using the pump 14 for the cooling medium.
ment, la liberté de conception est accrue, en particulier en ce qui concerne la position de l'élément 4 rayonnant de the freedom of design is increased, particularly as regards the position of the radiating element 4 of
la chaleur En effet, dans des dispositifs de refroidisse- In fact, in cooling devices
ment tels que représentés sur les figures 1 et 2, qui uti- as shown in Figures 1 and 2, which
lisent l'évaporation du milieu de refroidissement 3, l'emplacement de l'élément 4 rayonnant de la chaleur est limité à une gamme de circulation du milieu de refroidisse- read the evaporation of the cooling medium 3, the location of the radiating element 4 of the heat is limited to a circulation range of the cooling medium.
ment, déterminée par la différence de température entre ces éléments et d'autre part, dans le cas de la circulation determined by the difference in temperature between these elements and, on the other hand, in the case of
forcée, l'emplacement de l'élément 4 rayonnant de la cha- forced, the location of the radiating element 4 of the
leur est déterminé en fonction de la capacité de la pompe is determined by the capacity of the pump
14 En outre, la structure en liaison avec l'élément de re- 14 In addition, the structure in connection with the element of
froidissement 2 et les éléments qui y sont associés de la présente forme de réalisation peuvent être remplacés par ceux représentés sur la figure 1 et sur les figures 6 à 10, 2 and the elements associated therewith of the present embodiment may be replaced by those shown in FIG. 1 and FIGS. 6 to 10,
sensiblement avec les mêmes avantages. substantially with the same benefits.
La figure 4 est une coupe transversale verticale montrant une autre forme de réalisation de dispositif de refroidissement pour un élément semiconducteur conforme à la présente invention La structure de la présente forme de réalisation en liaison avec l'élément de refroidissement 2 et d'autres éléments qui y sont associés est la même que Fig. 4 is a vertical cross-sectional view showing another embodiment of a cooling device for a semiconductor element according to the present invention. The structure of the present embodiment in connection with the cooling element 2 and other elements which are associated with it is the same as
celle des formes de réalisation représentées sur les fi- that of the embodiments represented on the
gures 2 et 3, les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes éléments et on n'en donnera aucune explication On va expliquer ci-après uniquement les éléments qui diffèrent de ceux des formes de réalisation représentées sur les figures FIGS. 2 and 3, the same reference numerals denote the same elements and no explanation will be given. Only the elements which differ from those of the embodiments shown in the figures will be explained below.
2 et 3.2 and 3.
Des parties 18 a de réception de la chaleur des tubes respectifs 18 véhiculant la chaleur sont insérées dans les éléments de refroidissement respectifs 2 et y sont raccordées, et des parties 18 b de rayonnement de chaleur de ces éléments de refroidissement, qui sont équipées d'ailettes de rayonnement thermique 19, font saillie à Heat-receiving portions 18a of the respective heat-conveying tubes 18 are inserted into and connected to the respective cooling elements 2, and heat radiating portions 18b of these cooling elements, which are equipped with fins of thermal radiation 19, protrude
l'extérieur de ces éléments.outside of these elements.
Conformément à la présente forme de réalisation, étant donné que les tubes respectifs 18 véhiculant de la According to the present embodiment, since the respective tubes 18 conveying the
chaleur sont isolés par rapport aux éléments semiconduc- heat are isolated from the semiconductor elements
teurs 1 et au conducteur de raccordement 6 par l'intermédiaire de l'élément de refroidissement 2 réalisé en un matériau isolant possédant une bonne conductibilité thermique, aucun court- circuit n'apparaît entre les bornes des éléments semiconducteurs 1, même lorsque les ailettes 1 and to the connecting conductor 6 via the cooling element 2 made of an insulating material having good thermal conductivity, no short circuit appears between the terminals of the semiconductor elements 1, even when the fins
de rayonnement thermique 19 des tubes 18 véhiculant la cha- of heat radiation 19 of the tubes 18 conveying heat
leur sont en contact réciproque En outre, les tubes 18 vé- In addition, the 18-gauge tubes are in contact with each other.
hiculant de la chaleur peuvent être raccordés à la masse après chacun de leurs raccordements réciproques et, dans un heaters can be connected to ground after each of their reciprocal connections and, in a
tel cas, tout choc électrique est empêché même si une per- such case, any electric shock is prevented even if a person
sonne touche les tubes 18 véhiculant la chaleur En outre, la structure en liaison avec l'élément de refroidissement 2 et les éléments qui y sont associés de la présente forme de The heat-transmitting tubes 18 are furthermore in contact with the cooling element 2 and the elements associated with them in the present form.
réalisation peut être également remplacée par celle repré- may also be replaced by the one
sentée sur la figure 1 et les figures 6 à 10, et ce essen- shown in Figure 1 and Figures 6 to 10, and this
tiellement avec les mêmes avantages. with the same advantages.
Comme cela a été expliqué précédemment, dans un premier mode de réalisation de l'invention, un isolant est prévu sur les parties, situées en vis-à-vis, du conducteur de raccordement et de l' élément de refroidissement et sur la circonférence de l'élément de refroidissement situé entre les deux conducteurs de raccordement, un matériau isolant possédant une bonne conductibilité thermique est utilisé pour l'isolant au niveau des parties, qui se font As explained above, in a first embodiment of the invention, an insulator is provided on the parts, facing each other, of the connecting conductor and of the cooling element and on the circumference of the the cooling element located between the two connecting conductors, an insulating material having good thermal conductivity is used for the insulator at the parts, which are made
face, du conducteur de raccordement et de l'élément de re- face of the connecting conductor and the
froidissement, et un milieu de refroidissement électrique- cooling, and an electric cooling medium-
ment conducteur remplit l'élément de refroidissement, ce qui a pour effet que le large dimensionnement du dispositif conductor fills the cooling element, which has the effect that the large dimensioning of the device
de refroidissement est réduit, que le court-circuit élec- is reduced, that the short circuit
trique entre les bornes des éléments semiconducteurs par exemple par le milieu de refroidissement et l'élément de between the terminals of the semiconductor elements, for example by the cooling medium and the
refroidissement est empêché et que l'on obtient un disposi- cooling is prevented and that a device is
tif de refroidissement sûr pour un élément semiconducteur safe cooling time for a semiconductor element
ne posant aucun problème d'environnement En outre, confor- poses no environmental problem In addition, in accordance with
mément à un second mode de réalisation de i' invention, l'élément de refroidissement est réalisé en un matériau isolant possédant une bonne conductibilité thermique, le conducteur de raccordement est isolé électriquement par rapport à l'élément de refroidissement sans nécessiter un tube isolant particulier, et en outre on utilise un milieu de refroidissement électriquement conducteur, ce qui permet In accordance with a second embodiment of the invention, the cooling element is made of an insulating material having a good thermal conductivity, the connecting conductor is electrically isolated from the cooling element without requiring a particular insulating tube. , and furthermore an electrically conductive cooling medium is used, which allows
d'obtenir un dispositif de refroidissement simple et de pe- to obtain a simple cooling device and to
tite taille pour un élément semiconducteur, sans aucun pro- size for a semiconductor element, without any
blême d'environnement.wan of environment.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3095010A JPH04305963A (en) | 1991-04-02 | 1991-04-02 | Cooling device for semiconductor devices |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2674989A1 true FR2674989A1 (en) | 1992-10-09 |
Family
ID=14125980
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR9203947A Pending FR2674989A1 (en) | 1991-04-02 | 1992-04-01 | COOLING DEVICE FOR A SEMICONDUCTOR ELEMENT |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04305963A (en) |
KR (1) | KR920020629A (en) |
AU (1) | AU642084B2 (en) |
DE (1) | DE4210643A1 (en) |
FR (1) | FR2674989A1 (en) |
ZA (1) | ZA922415B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102611284A (en) * | 2011-01-24 | 2012-07-25 | 西门子公司 | Method and device for cooling a super-conductive machine |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4302816C2 (en) * | 1993-01-28 | 1996-08-08 | Aeg Westinghouse Transport | Arrangement for cooling pressure contactable power disc semiconductors |
DE4322932A1 (en) * | 1993-07-09 | 1995-01-19 | Abb Patent Gmbh | Liquid cooling body with insulating discs, electrical contact plates and an insulation ring |
DE4322933A1 (en) * | 1993-07-09 | 1995-01-12 | Abb Patent Gmbh | Liquid-cooling body with hydraulic coolant connection |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56124252A (en) * | 1980-03-03 | 1981-09-29 | Murata Mfg Co Ltd | Heat-dissipating device for semiconductor |
EP0047655A1 (en) * | 1980-09-08 | 1982-03-17 | Hitachi, Ltd. | Boiling/cooling system |
JPS5837482A (en) * | 1981-08-28 | 1983-03-04 | Hitachi Ltd | Boiling and cooling device |
JPS61230346A (en) * | 1985-04-04 | 1986-10-14 | Mitsubishi Electric Corp | Cooling device for semiconductor element |
JPS6292349A (en) * | 1985-10-17 | 1987-04-27 | Mitsubishi Electric Corp | Cooling device for semiconductor element |
JPS6396946A (en) * | 1986-10-13 | 1988-04-27 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2523232C3 (en) * | 1975-05-26 | 1979-04-05 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Cooling box for a liquid-cooled thyristor |
AU541377B2 (en) * | 1980-06-03 | 1985-01-03 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor element stack |
DE3329325A1 (en) * | 1982-09-03 | 1984-03-08 | Peter 2563 Ipsach Herren | Heat sink for liquid cooling of at least one electrical power element |
DE8614173U1 (en) * | 1986-05-24 | 1989-08-10 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Device for two-sided potential-free cooling of disc cell semiconductors |
DE3740233A1 (en) * | 1987-11-27 | 1989-06-08 | Asea Brown Boveri | Cooling box for conducting away the waste heat from semiconductors |
DE3908996C2 (en) * | 1989-03-18 | 1993-09-30 | Abb Patent Gmbh | Method of manufacturing a liquid heat sink |
DE3937130A1 (en) * | 1989-11-08 | 1990-05-31 | Asea Brown Boveri | Box-type cooler - for power semiconductor modules insulated by layer of specified plastic material |
-
1991
- 1991-04-02 JP JP3095010A patent/JPH04305963A/en active Pending
-
1992
- 1992-03-26 AU AU13854/92A patent/AU642084B2/en not_active Withdrawn - After Issue
- 1992-03-31 DE DE4210643A patent/DE4210643A1/en not_active Withdrawn
- 1992-03-31 KR KR1019920005339A patent/KR920020629A/en not_active Application Discontinuation
- 1992-04-01 FR FR9203947A patent/FR2674989A1/en active Pending
- 1992-04-02 ZA ZA922415A patent/ZA922415B/en unknown
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56124252A (en) * | 1980-03-03 | 1981-09-29 | Murata Mfg Co Ltd | Heat-dissipating device for semiconductor |
EP0047655A1 (en) * | 1980-09-08 | 1982-03-17 | Hitachi, Ltd. | Boiling/cooling system |
JPS5837482A (en) * | 1981-08-28 | 1983-03-04 | Hitachi Ltd | Boiling and cooling device |
JPS61230346A (en) * | 1985-04-04 | 1986-10-14 | Mitsubishi Electric Corp | Cooling device for semiconductor element |
JPS6292349A (en) * | 1985-10-17 | 1987-04-27 | Mitsubishi Electric Corp | Cooling device for semiconductor element |
JPS6396946A (en) * | 1986-10-13 | 1988-04-27 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 005, no. 205 (E - 088) 25 December 1981 (1981-12-25) * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 007, no. 120 (M - 217) 25 May 1983 (1983-05-25) * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 011, no. 073 (E - 486) 5 March 1987 (1987-03-05) * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 011, no. 292 (E - 543) 19 September 1987 (1987-09-19) * |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 012, no. 335 (E - 656) 9 September 1988 (1988-09-09) * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102611284A (en) * | 2011-01-24 | 2012-07-25 | 西门子公司 | Method and device for cooling a super-conductive machine |
CN102611284B (en) * | 2011-01-24 | 2015-05-06 | 西门子公司 | Method and device for cooling a super-conductive machine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU1385492A (en) | 1992-10-08 |
ZA922415B (en) | 1992-12-30 |
KR920020629A (en) | 1992-11-21 |
DE4210643A1 (en) | 1992-10-15 |
AU642084B2 (en) | 1993-10-07 |
JPH04305963A (en) | 1992-10-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0611198B1 (en) | Cooling device for electrical power components | |
EP3516356A1 (en) | Structure, of the bolometer type, for detecting electromagnetic radiation and process for manufacturing such a structure | |
EP0172090B1 (en) | Microconnector with a high contact density | |
FR2995127A1 (en) | MAGNETIC CORE FOR A WINDING MAGNETIC COMPONENT HAVING IMPROVED COOLING MEANS | |
FR2487573A1 (en) | MICROWAVE WINDOW ASSEMBLY AND MICROWAVE TUBE PROVIDED WITH SUCH AN ASSEMBLY | |
FR2674989A1 (en) | COOLING DEVICE FOR A SEMICONDUCTOR ELEMENT | |
EP2944507B1 (en) | Element for an electric insulation between an electric device and a unit for cooling the electric device; cooling system comprising such an element | |
EP1979938B1 (en) | Electronic module and a method of assembling such a module | |
EP0521374B1 (en) | Process for connecting a high critical temperature ceramic superconductor to a niobium-titanium based superconductor | |
EP0595708B1 (en) | Device avoiding insulation shrinkage for power cables with synthetic insulation | |
FR2777410A1 (en) | THERMOPLONGER FORMING DEVICE THAT CAN BE USED IN PARTICULAR IN A WATER CIRCULATION HEATER | |
EP0248717B1 (en) | Electromagnetic bobbin and ignition device for an internal-combustion engine comprising such a bobbin | |
EP0136941B1 (en) | Millimeter-wave switch | |
FR2500215A1 (en) | Heat sink for encapsulated power semiconductor device - has finned high thermal conductivity base plate with cover, channels and deflector for coolant circulation | |
FR2490422A1 (en) | DEVICE FOR CONNECTION BETWEEN COLLECTOR RING AND CURRENT POWER OF A SUPERCONDUCTING ROTOR | |
FR2524760A1 (en) | HOLDING PART FOR SEMICONDUCTOR, AND SEMICONDUCTOR POWER DEVICE COMPRISING SUCH A PART | |
FR2572852A1 (en) | Semiconductor component with two main electrodes | |
FR2523757A1 (en) | CABLE FOR TRANSPORTING HIGH VOLTAGE ELECTRICITY | |
FR2496987A1 (en) | ELECTRODES FOR PASTILLE SEMICONDUCTOR POWER | |
EP3266278B1 (en) | Heating cable with directed heat flow | |
EP2680303A1 (en) | Electric circuit suitable for direct connection to high voltage | |
FR2711280A1 (en) | Direct-current motor with two pairs of poles | |
CA2506761A1 (en) | High-amperage electrical bushing connector | |
EP2897137A1 (en) | High-power compact electrical resistance | |
FR2681496A1 (en) | Shielded heating elements with electrical supply and method of manufacture of such elements |