JP2962429B2 - 冷却装置 - Google Patents
冷却装置Info
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- JP2962429B2 JP2962429B2 JP5229491A JP5229491A JP2962429B2 JP 2962429 B2 JP2962429 B2 JP 2962429B2 JP 5229491 A JP5229491 A JP 5229491A JP 5229491 A JP5229491 A JP 5229491A JP 2962429 B2 JP2962429 B2 JP 2962429B2
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- cooling device
- fin
- cooling
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- fins
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
［発明の目的］
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子やその他発
熱体の冷却を行う冷却装置に関する。
熱体の冷却を行う冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子は動作時に発熱するため，冷
却により素子の温度を許容範囲内に納めることは信頼性
や性能に関わる重要な問題である。
却により素子の温度を許容範囲内に納めることは信頼性
や性能に関わる重要な問題である。
【０００３】従来図４に示すように半導体素子１０１の
冷却には個々の素子にアルミ等により作成されたフィン
１０５を用いている。しかし、最近の半導体素子の高密
度化に伴い、半導体素子１０１の発熱量の増加や基板１
０２に実装された状態での基板の面積に対する発熱密度
の増加により十分な冷却を行うことが困難となってき
た。
冷却には個々の素子にアルミ等により作成されたフィン
１０５を用いている。しかし、最近の半導体素子の高密
度化に伴い、半導体素子１０１の発熱量の増加や基板１
０２に実装された状態での基板の面積に対する発熱密度
の増加により十分な冷却を行うことが困難となってき
た。
【０００４】最近、図５のように発熱する半導体素子１
０１に冷媒１０４を封入したフィン１０５付き中空容器
１０３を押し当てて冷却を行うことが試みられている。
この冷却方法では、中空容器１０３がヒートパイプとし
て作動するためフィン１０５までの熱輸送に対する熱的
な抵抗は少ないが、フィン１０５からの熱の発散や筐体
内に実装した際のことに関して注意があまり払われてい
ない。そのため冷却装置のトータルの性能が空気中への
熱の発散の効率の悪さにより向上しないという欠点があ
った。
０１に冷媒１０４を封入したフィン１０５付き中空容器
１０３を押し当てて冷却を行うことが試みられている。
この冷却方法では、中空容器１０３がヒートパイプとし
て作動するためフィン１０５までの熱輸送に対する熱的
な抵抗は少ないが、フィン１０５からの熱の発散や筐体
内に実装した際のことに関して注意があまり払われてい
ない。そのため冷却装置のトータルの性能が空気中への
熱の発散の効率の悪さにより向上しないという欠点があ
った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の冷
却装置では、最近の発熱体の発熱量の増加に対して十分
な冷却を行うことが困難となってきている。
却装置では、最近の発熱体の発熱量の増加に対して十分
な冷却を行うことが困難となってきている。
【０００６】本発明は以上の課題を解決するためになさ
れたもので、半導体素子等の発熱体から熱を効率的に逃
がすことができる高性能な冷却装置を提供することを目
的としている。 ［発明の構成］
れたもので、半導体素子等の発熱体から熱を効率的に逃
がすことができる高性能な冷却装置を提供することを目
的としている。 ［発明の構成］
【０００７】上記目的を達成するため、本発明の冷却装
置は、発熱体が載置される基板と、前記基板の発熱体が
載置される面に対向し、前記発熱体の表面に熱的に取り
付けられ、冷媒を封入しヒートパイプ本体を構成する中
空容器と、この中空容器に連通し、前記ピートパイプの
一部を構成する中空のチューブおよびこのチューブに熱
的に接続されるフィンからなるフィンチューブ型熱交換
器と、を備え、前記フィンチューブ型熱交換器を前記ヒ
ートパイプの放熱部として構成したことをしている。
置は、発熱体が載置される基板と、前記基板の発熱体が
載置される面に対向し、前記発熱体の表面に熱的に取り
付けられ、冷媒を封入しヒートパイプ本体を構成する中
空容器と、この中空容器に連通し、前記ピートパイプの
一部を構成する中空のチューブおよびこのチューブに熱
的に接続されるフィンからなるフィンチューブ型熱交換
器と、を備え、前記フィンチューブ型熱交換器を前記ヒ
ートパイプの放熱部として構成したことをしている。
【０００８】また、前記フィンチューブ型熱交換器を含
む冷却装置全体を前記発熱体が実装される前記基板と前
記基板との間の空間に配置し、この空間に冷却用気体を
供給する手段を設け、前記フィンの前記冷却用気体の通
り抜ける方向と前記基板の平面とをほぼ平行に設定した
ことを特徴としている。
む冷却装置全体を前記発熱体が実装される前記基板と前
記基板との間の空間に配置し、この空間に冷却用気体を
供給する手段を設け、前記フィンの前記冷却用気体の通
り抜ける方向と前記基板の平面とをほぼ平行に設定した
ことを特徴としている。
【０００９】
【作用】本発明の冷却装置は、冷却装置の半導体素子か
らフィンまでの熱的な抵抗の低減に加え、筐体内に半導
体素子が載る基板が納められた場合の考慮もおこないフ
ィンから空気中への熱の発散の効率を高めている。請求
項１の冷却装置にあっては、フィンと空気間の熱的な抵
抗の低減のため空調機などに用いられているようなフィ
ンチューブ型の熱交換器を用いている。
らフィンまでの熱的な抵抗の低減に加え、筐体内に半導
体素子が載る基板が納められた場合の考慮もおこないフ
ィンから空気中への熱の発散の効率を高めている。請求
項１の冷却装置にあっては、フィンと空気間の熱的な抵
抗の低減のため空調機などに用いられているようなフィ
ンチューブ型の熱交換器を用いている。
【００１０】このフィンチューブ型の熱交換器は、この
チューブをヒートパイプの一部として利用できるため、
冷却装置としての製造が簡単で、しかも、このフィン自
体が従来用いられている一般的なフィンとは異なり、箔
状の極めて薄い部材を積層し、その上、表面にスリット
を形成したもので、従来の放熱フィンと比較して数倍も
放熱効率が優れている。
チューブをヒートパイプの一部として利用できるため、
冷却装置としての製造が簡単で、しかも、このフィン自
体が従来用いられている一般的なフィンとは異なり、箔
状の極めて薄い部材を積層し、その上、表面にスリット
を形成したもので、従来の放熱フィンと比較して数倍も
放熱効率が優れている。
【００１１】請求項２の冷却装置にあっては、半導体素
子の実装された基板に平行な空気の流れによる冷却をお
こなうことにより，従来ひとつひとつの素子にフィンを
取り付けて冷却を行っていた場合と同様の筐体内の冷却
空気流路構成で冷却を行うことができるる。また、半導
体素子および冷却装置を載せた基板をそのまま筐体内に
設けられたスロット内に実装して用いることができ、フ
ィンに送られる空気の利用の効率を基板間の隙間をほと
んどフィンで埋めることにより高めることができる。
子の実装された基板に平行な空気の流れによる冷却をお
こなうことにより，従来ひとつひとつの素子にフィンを
取り付けて冷却を行っていた場合と同様の筐体内の冷却
空気流路構成で冷却を行うことができるる。また、半導
体素子および冷却装置を載せた基板をそのまま筐体内に
設けられたスロット内に実装して用いることができ、フ
ィンに送られる空気の利用の効率を基板間の隙間をほと
んどフィンで埋めることにより高めることができる。
【００１２】このように本発明の冷却装置を使用するこ
とにより、半導体素子から発生した熱を効率よく逃が
し、しかも従来の個々の素子にフィンを取り付ける感覚
でより性能の高い冷却装置を利用できる。
とにより、半導体素子から発生した熱を効率よく逃が
し、しかも従来の個々の素子にフィンを取り付ける感覚
でより性能の高い冷却装置を利用できる。
【００１３】
【実施例】以下この発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は本発明の実施例に係わる冷却装置の一
実施例を示す概略の断面図である。
説明する。図１は本発明の実施例に係わる冷却装置の一
実施例を示す概略の断面図である。
【００１４】基板２上に半導体素子１が載置されてい
る。半導体素子１から発生した熱は中空容器３内の冷媒
４に伝えられ、冷媒４の相変化（例えば液体から気体）
によりフィン５に伝えられ、空気中へ発散される。
る。半導体素子１から発生した熱は中空容器３内の冷媒
４に伝えられ、冷媒４の相変化（例えば液体から気体）
によりフィン５に伝えられ、空気中へ発散される。
【００１５】本発明の冷却装置の第１の特徴は、フィン
５の形状である。このフィン５の概略斜視図と部分拡大
図を図２と図３に示す。このフィン５は、例えば、アル
ミからなる薄い板状（アルミ箔）の箔部材８が多数積層
されて構成されている。また、放熱効率を向上させる目
的で一枚、一枚の箔部材８にはそれぞれ複数のスリット
８ａが形成されている。このスリット８ａは具体的に
は、図３に示すように放熱面積を増加させる目的で形成
されている。
５の形状である。このフィン５の概略斜視図と部分拡大
図を図２と図３に示す。このフィン５は、例えば、アル
ミからなる薄い板状（アルミ箔）の箔部材８が多数積層
されて構成されている。また、放熱効率を向上させる目
的で一枚、一枚の箔部材８にはそれぞれ複数のスリット
８ａが形成されている。このスリット８ａは具体的に
は、図３に示すように放熱面積を増加させる目的で形成
されている。
【００１６】本明細書では、このようなフィン５に予め
熱的に接続される中空のチューブを備えたもののことを
フィンチューブ型熱交換器１０と称するが、このフィン
チューブ型熱交換器１０は、空調用熱交換器（エアコン
の熱交換器に用いられるようなもの）と同様なものであ
る。そして、フィンチューブ型熱交換器１０のフィン５
に熱的に一体的に取り付けられているチューブ９は、本
発明では、ヒートパイプの一部として利用し、中空容器
３と連通させて固定し、チューブ９内に冷媒が通流する
ように構成している。本発明の冷却装置のフィン５は上
述のように、薄いフィンに多数のスリットが形成されて
いる高性能のフィンを用いていることで、極めて放熱効
率が高い。本発明の冷却装置の第２の特徴は、基板２と
冷却装置の配置関係にある。
熱的に接続される中空のチューブを備えたもののことを
フィンチューブ型熱交換器１０と称するが、このフィン
チューブ型熱交換器１０は、空調用熱交換器（エアコン
の熱交換器に用いられるようなもの）と同様なものであ
る。そして、フィンチューブ型熱交換器１０のフィン５
に熱的に一体的に取り付けられているチューブ９は、本
発明では、ヒートパイプの一部として利用し、中空容器
３と連通させて固定し、チューブ９内に冷媒が通流する
ように構成している。本発明の冷却装置のフィン５は上
述のように、薄いフィンに多数のスリットが形成されて
いる高性能のフィンを用いていることで、極めて放熱効
率が高い。本発明の冷却装置の第２の特徴は、基板２と
冷却装置の配置関係にある。
【００１７】すなわち、図１に示すようにフィン５に対
する冷却気体（例えばエアー）が通り抜ける方向と半導
体素子１を実装する基板２とがほぼ平行に設置されてい
る。そして、スロットに複数枚並べられた基板２同士の
間に形成される空間をダクト状の冷却流体流路７として
利用している。そして、このダクト状の冷却気体流路７
の空間内に、本発明のフィン５が収まるように配置して
冷却気体が効率よくフィン５に当たる。このようにフィ
ン５が実装された冷却装置で基板２同士の間の空間をほ
ぼ埋め、基板２をダクト壁として用いることにより高い
冷却能力が得られる．また、中空容器３内の吸熱部の内
面に微細な沸騰用フィン６を形成して、吸熱面積の増大
を図り冷却効率のさらなる向上を達成しても良い。
する冷却気体（例えばエアー）が通り抜ける方向と半導
体素子１を実装する基板２とがほぼ平行に設置されてい
る。そして、スロットに複数枚並べられた基板２同士の
間に形成される空間をダクト状の冷却流体流路７として
利用している。そして、このダクト状の冷却気体流路７
の空間内に、本発明のフィン５が収まるように配置して
冷却気体が効率よくフィン５に当たる。このようにフィ
ン５が実装された冷却装置で基板２同士の間の空間をほ
ぼ埋め、基板２をダクト壁として用いることにより高い
冷却能力が得られる．また、中空容器３内の吸熱部の内
面に微細な沸騰用フィン６を形成して、吸熱面積の増大
を図り冷却効率のさらなる向上を達成しても良い。
【００１８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば発熱
体から発生する熱を効果的に逃がすことができる冷却装
置を提供できる。
体から発生する熱を効果的に逃がすことができる冷却装
置を提供できる。
【図１】 本発明の冷却装置の一実施例を示す概略断面
図。
図。
【図２】 本発明の冷却装置に用いられるフィンチュー
ブ型熱交換器の概略説明図。
ブ型熱交換器の概略説明図。
【図３】 本発明の冷却装置に用いられるフィンチュー
ブ型熱交換器のフィンの形状を説明するための概略説明
図。
ブ型熱交換器のフィンの形状を説明するための概略説明
図。
【図４】 従来の冷却装置の一例を示す概略図。
【図５】 従来の冷却装置の一例を示す概略図である。
１ 半導体素子（発熱体） ２ 基板 ３ 中空容器 ４ 冷媒 ５ フィン ６ 沸騰用フィン ８ 箔部材 ８ａ スリット ９ チューブ １０ フィンチューブ型熱交換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−96260（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−199（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−17639（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−6868（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−110490（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 23/34 - 23/473 H05K 7/20
Claims (2)
- 【請求項１】発熱体が載置される基板と、 前記基板の発熱体が載置される面に対向し、前記発熱体
の表面に熱的に取り付けられ、冷媒を封入しヒートパイ
プ本体を構成する中空容器と、 この中空容器に連通し、前記ピートパイプの一部を構成
する中空のチューブおよびこのチューブに熱的に接続さ
れるフィンからなるフィンチューブ型熱交換器と、 を備え、 前記フィンチューブ型熱交換器を前記ヒートパイプの放
熱部として構成したことを特徴とする冷却装置。 - 【請求項２】前記フィンチューブ型熱交換器を含む冷却
装置全体を前記発熱体が実装される前記基板と前記基板
との間の空間に配置し、この空間に冷却用気体を供給す
る手段を設け、前記フィンの前記冷却用気体の通り抜け
る方向と前記基板の平面とをほぼ平行に設定したことを
特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5229491A JP2962429B2 (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | 冷却装置 |
| US07/723,303 US5198889A (en) | 1990-06-30 | 1991-06-28 | Cooling apparatus |
| DE4121534A DE4121534C2 (de) | 1990-06-30 | 1991-06-28 | Kühlvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5229491A JP2962429B2 (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | 冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04287350A JPH04287350A (ja) | 1992-10-12 |
| JP2962429B2 true JP2962429B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=12910784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5229491A Expired - Fee Related JP2962429B2 (ja) | 1990-06-30 | 1991-03-18 | 冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2962429B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-18 JP JP5229491A patent/JP2962429B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04287350A (ja) | 1992-10-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |