JPH02130948A - 半導体冷却装置 - Google Patents
半導体冷却装置Info
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- JPH02130948A JPH02130948A JP28598188A JP28598188A JPH02130948A JP H02130948 A JPH02130948 A JP H02130948A JP 28598188 A JP28598188 A JP 28598188A JP 28598188 A JP28598188 A JP 28598188A JP H02130948 A JPH02130948 A JP H02130948A
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- heat pipe
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- cooling
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Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、平形半導体素子のＭｍに配置され、金属ブ
ロックと、冷却片とから成るヒートパイプ冷却器を備え
た半導体冷却装置に関するものである。
ロックと、冷却片とから成るヒートパイプ冷却器を備え
た半導体冷却装置に関するものである。
第６図〜第８寵は例えば実開昭６２−８９１４８号公報
に示された従来の半導体冷却装置を示す図である。
に示された従来の半導体冷却装置を示す図である。
図において、ｌは平形半導体素子、２はヒートパイプ冷
却器で、この冷却器は金属ブロック器、パイプめ、冷却
片５とで構成されている。そして、パイプＵは金属ブロ
ックるの内部に設けたへ囚人に挿入され、半田付又はロ
ー付等により固着されている。またこの中空バイプム内
には作動ｇ７が真空中で充填され両端を封止している。
却器で、この冷却器は金属ブロック器、パイプめ、冷却
片５とで構成されている。そして、パイプＵは金属ブロ
ックるの内部に設けたへ囚人に挿入され、半田付又はロ
ー付等により固着されている。またこの中空バイプム内
には作動ｇ７が真空中で充填され両端を封止している。
さらにこのパイプ腕の内部壁面にはウィック謳が設けら
れている。なお、上記半導体素子１と両側の冷却装置２
は図示していない締付装置により所足の荷重で圧接して
いる。
れている。なお、上記半導体素子１と両側の冷却装置２
は図示していない締付装置により所足の荷重で圧接して
いる。
次に動作について説明する。半導体素子１で発生した熱
は、金属ブロックｎ内を伝導し、パイプ腕を加熱する。
は、金属ブロックｎ内を伝導し、パイプ腕を加熱する。
すると、パイプＵの内部に充填されている作動液（冷媒
）７が沸騰し、液相−気相の相変化を生じる０そしてこ
の気相の冷媒は上昇し、冷却片２５より空気中に熱枚散
し、凝縮液化しウィック謳を通してパイプ腕の下部に戻
る。
）７が沸騰し、液相−気相の相変化を生じる０そしてこ
の気相の冷媒は上昇し、冷却片２５より空気中に熱枚散
し、凝縮液化しウィック謳を通してパイプ腕の下部に戻
る。
このようにして＃？導体素子１で発生した熱は、金属ブ
ロック田−バイブ渦−冷却片ｊと熱−送ざれ、これによ
り半導体素子１が効率よく冷却される。
ロック田−バイブ渦−冷却片ｊと熱−送ざれ、これによ
り半導体素子１が効率よく冷却される。
従来の半導体冷却装置では、大容量の半導体素子を使用
する時のように冷却装置の冷却能力を同上させるために
は、パイプ々を長くして冷却片δの枚数を多くするか、
もしくは、パイプあの長さに装置構成上制限がある場合
は、冷却片６を大きくして１枚当りの放熱面積を大きく
することが行なわれる。
する時のように冷却装置の冷却能力を同上させるために
は、パイプ々を長くして冷却片δの枚数を多くするか、
もしくは、パイプあの長さに装置構成上制限がある場合
は、冷却片６を大きくして１枚当りの放熱面積を大きく
することが行なわれる。
ところが、冷却片６を冷却能力に応じて大きくすると、
隣合う冷却片との間に所定の間隔（冷却片か電気的に帯
電している場合には、絶縁距曙が必要であり、又帯電し
ていない場合は、製作誤差が生じても互いの冷却片が当
たらないための数鮪の寸法が必要）を保つためには、Ｍ
９図に示すように金属ブロック器の厚さ寸法ムを大きく
しなけれはならない。ところが金属ブロック器の厚さ寸
法ムを太き（すると、必然的に半導体素子１とパイプ調
との距離が大きくなり、半導体素子ｌで発生した熱が斂
輿プロンク器を熱伝導してパイプ淘に達Ｔるまでの熱抵
抗が増大するという間鵬が生じる。又、金属ブロック＆
ゴ熱伝導串の高い材料で一般には銅が用いられるが、金
属ブロック器の取量が大とｔＪす、冷却袋ｆ１２と半導
体素子１とを積み本ねで組立てる作業が出麹となる。特
に車両に用いる半導体装置では＠量化が強く要求される
ことに対し、１！量が増えることは好ましくなく、又車
両走行時の撮動に耐えるためには、図示していない給付
装置も強化せざるを得す、半導体装置としては著しい取
量増加が伴うという問題があった□この発明は上記のよ
うな従来装置の問題点を改善するためになされたもので
、軽量で冷却性能の高い半導体冷却装置を得ることを目
的とする。
隣合う冷却片との間に所定の間隔（冷却片か電気的に帯
電している場合には、絶縁距曙が必要であり、又帯電し
ていない場合は、製作誤差が生じても互いの冷却片が当
たらないための数鮪の寸法が必要）を保つためには、Ｍ
９図に示すように金属ブロック器の厚さ寸法ムを大きく
しなけれはならない。ところが金属ブロック器の厚さ寸
法ムを太き（すると、必然的に半導体素子１とパイプ調
との距離が大きくなり、半導体素子ｌで発生した熱が斂
輿プロンク器を熱伝導してパイプ淘に達Ｔるまでの熱抵
抗が増大するという間鵬が生じる。又、金属ブロック＆
ゴ熱伝導串の高い材料で一般には銅が用いられるが、金
属ブロック器の取量が大とｔＪす、冷却袋ｆ１２と半導
体素子１とを積み本ねで組立てる作業が出麹となる。特
に車両に用いる半導体装置では＠量化が強く要求される
ことに対し、１！量が増えることは好ましくなく、又車
両走行時の撮動に耐えるためには、図示していない給付
装置も強化せざるを得す、半導体装置としては著しい取
量増加が伴うという問題があった□この発明は上記のよ
うな従来装置の問題点を改善するためになされたもので
、軽量で冷却性能の高い半導体冷却装置を得ることを目
的とする。
この発明に係る冷却装置は、凝ｌＩＡ器部のパイプの内
部断面に比べて蒸発部のパイプ内部断面を大きく設定し
たものである。
部断面に比べて蒸発部のパイプ内部断面を大きく設定し
たものである。
この発明による冷却装置ｌｌｌは、蒸発部のヒートパイ
プ内部断面が大きいため、半導体素子からヒートパイプ
までの金属ブロックの熱伝導距陽が短かくなり、！＃劫
性能が向上する。また金属ブロック内で構成される蒸５
＠部の空調部分が増加Ｔるので、金属ブロックの軽量化
が図れる。
プ内部断面が大きいため、半導体素子からヒートパイプ
までの金属ブロックの熱伝導距陽が短かくなり、！＃劫
性能が向上する。また金属ブロック内で構成される蒸５
＠部の空調部分が増加Ｔるので、金属ブロックの軽量化
が図れる。
以下、この発明の一実施例を図についてａ明Ｔる。第１
図において、金属ブロック３の穴３８に一冷却片６を有
するヒートパイプ４を挿入し、これらをロー付等で固着
Ｔるが、このヒートパイプ４は冷却片５を設けた凝＃邪
４ムの内部断面積に比べて、金属ブロック３に挿入され
ている蒸発％４Ｂの内部断面積を大きくしである。
図において、金属ブロック３の穴３８に一冷却片６を有
するヒートパイプ４を挿入し、これらをロー付等で固着
Ｔるが、このヒートパイプ４は冷却片５を設けた凝＃邪
４ムの内部断面積に比べて、金属ブロック３に挿入され
ている蒸発％４Ｂの内部断面積を大きくしである。
なお、ヒートパイプ４の内部にはウィンクロを設け、作
＃ｌ液（冷媒）７を真空中で封入しであるのは従来と同
様である◎ 次に作用について説明Ｔる。半導体素子が通電し発熱す
ると、この熱は金属ブロック３を熱伝導し、ヒートパイ
プ４の蒸発Ｗ６４Ｂを加熱する。ヒートパイプ４の内部
には作動液（冷媒）７が封入されており、この冷媒が蒸
発して、この時金属ブロック３より蒸発潜熱を奪う。次
に気化した冷媒は上昇して凝縮器部４ムに達するが、こ
の凝縮器部４ムにはヒートパイプの外部に冷却片６が設
けられていて、空気の自然対流もしくは強制空冷により
空気中に熱放散させることにより、ヒートパイプ中の冷
媒は液化凝縮し、ウィンクロを通して蒸発部へ戻る。こ
のように冷媒が液相と気相の相変化をくり返し乍ら半導
体の熱を金属ブロック−ヒートパイプ−冷却片を通して
空気中に放熱する。
＃ｌ液（冷媒）７を真空中で封入しであるのは従来と同
様である◎ 次に作用について説明Ｔる。半導体素子が通電し発熱す
ると、この熱は金属ブロック３を熱伝導し、ヒートパイ
プ４の蒸発Ｗ６４Ｂを加熱する。ヒートパイプ４の内部
には作動液（冷媒）７が封入されており、この冷媒が蒸
発して、この時金属ブロック３より蒸発潜熱を奪う。次
に気化した冷媒は上昇して凝縮器部４ムに達するが、こ
の凝縮器部４ムにはヒートパイプの外部に冷却片６が設
けられていて、空気の自然対流もしくは強制空冷により
空気中に熱放散させることにより、ヒートパイプ中の冷
媒は液化凝縮し、ウィンクロを通して蒸発部へ戻る。こ
のように冷媒が液相と気相の相変化をくり返し乍ら半導
体の熱を金属ブロック−ヒートパイプ−冷却片を通して
空気中に放熱する。
こ＼で本発明の冷却ｉ！置は、ｆＩ！属ブロック内のヒ
ートパイプ蒸発部の断面積を凝縮器部に比べて大きく設
定しているので、半導体とヒートパイプとの間の金属ブ
ロックの伝熱距離が短かくできるため、熱抵抗を小さく
でき、又ヒートパイプの蒸発面積も大きくなるため、蒸
発熱抵抗も小さくなる。ざらに又、金属ブロック３は空
洞部か大きくなることから重量も小さくなる。
ートパイプ蒸発部の断面積を凝縮器部に比べて大きく設
定しているので、半導体とヒートパイプとの間の金属ブ
ロックの伝熱距離が短かくできるため、熱抵抗を小さく
でき、又ヒートパイプの蒸発面積も大きくなるため、蒸
発熱抵抗も小さくなる。ざらに又、金属ブロック３は空
洞部か大きくなることから重量も小さくなる。
なお、凝縮器部のヒートパイプの内部断面積は蒸発部に
比べて小さく冷却片５の冷却面積を損うことがないので
、凝縮能力が低下しない。
比べて小さく冷却片５の冷却面積を損うことがないので
、凝縮能力が低下しない。
第２図は第１図のｔｔ−ｎ線の断面図であり、金属ブロ
ック３に対し断面が円形のヒートパイプ４が８本挿入さ
れた図を示す。また第８図はヒートパイプの他の実施例
で、金属ブロック３に挿入された部分が長円形状となっ
ており、半導体素子とヒートパイプとの間の伝熱互層を
より短かくできる。さらに第４図は他の実施例で、角形
断面のヒートパイプを示Ｔ。
ック３に対し断面が円形のヒートパイプ４が８本挿入さ
れた図を示す。また第８図はヒートパイプの他の実施例
で、金属ブロック３に挿入された部分が長円形状となっ
ており、半導体素子とヒートパイプとの間の伝熱互層を
より短かくできる。さらに第４図は他の実施例で、角形
断面のヒートパイプを示Ｔ。
なお以上の実施例では、金属ブロックに穴を設け、これ
にヒートパイプを挿入した構造のものについて述べたが
、第５図に示すように、金属ブロック３の穴３Ｂとパイ
プ４とをＢＷＬでａ−付又は溶接等で接合し、パイプの
断面積に比べて金属ブロックの穴の断面積を大きくして
も同様の効果を奏する０なお、金属ブロックの穴の断面
形状は第２図〜第４図の如くパイプで構成した場合と同
様に櫨々のものが考えられる。
にヒートパイプを挿入した構造のものについて述べたが
、第５図に示すように、金属ブロック３の穴３Ｂとパイ
プ４とをＢＷＬでａ−付又は溶接等で接合し、パイプの
断面積に比べて金属ブロックの穴の断面積を大きくして
も同様の効果を奏する０なお、金属ブロックの穴の断面
形状は第２図〜第４図の如くパイプで構成した場合と同
様に櫨々のものが考えられる。
以上のようにこの発明によれば、ヒートパイプの凝ＳＳ
内断面檀に比べて蒸発部内断面積を大きくしたもので、
金属ブロックの内に占める空洞比率が大きくでき、軽量
な冷却装装置が得られる。又半導体素子とヒートパイプ
間の金属ブロックノ伝熱距層が短かくなり、しかもヒー
トパイプの蒸発面積５拡大されるので、極めて冷却性能
の高い冷却装置が得られる効果がある。
内断面檀に比べて蒸発部内断面積を大きくしたもので、
金属ブロックの内に占める空洞比率が大きくでき、軽量
な冷却装装置が得られる。又半導体素子とヒートパイプ
間の金属ブロックノ伝熱距層が短かくなり、しかもヒー
トパイプの蒸発面積５拡大されるので、極めて冷却性能
の高い冷却装置が得られる効果がある。
４、 ｉｔ！３面の簡単な説明
第１図はこの発明の一実施例による冷却装置を示す縦断
面図、第２図は第１図のａ−ａｍの断面図、第８図、第
４因はパイプ形状の他の実施例を示す断面図、第５図は
この発明の他の実施例を示す縦断面図、第６図は従来の
冷却装置を示す正面心、第７１１１１は第６図の右側面
図、第８図は第６図の！ＩＥＷｒ面図、第９図は冷却能
力を大きくした場合の従来の冷却８Ｉ！置を示Ｔ正面図
である□図中、ｌは半導体素子１２は冷却装置、３は薫
属ブロック、４はヒートパイプ、４ムは凝縮器部、４Ｂ
は蒸発部、５は冷却片、６はウィツク、７は作動液であ
る〇
面図、第２図は第１図のａ−ａｍの断面図、第８図、第
４因はパイプ形状の他の実施例を示す断面図、第５図は
この発明の他の実施例を示す縦断面図、第６図は従来の
冷却装置を示す正面心、第７１１１１は第６図の右側面
図、第８図は第６図の！ＩＥＷｒ面図、第９図は冷却能
力を大きくした場合の従来の冷却８Ｉ！置を示Ｔ正面図
である□図中、ｌは半導体素子１２は冷却装置、３は薫
属ブロック、４はヒートパイプ、４ムは凝縮器部、４Ｂ
は蒸発部、５は冷却片、６はウィツク、７は作動液であ
る〇
Claims (1)
- 金属ブロツクと凝縮器間をパイプで連結し、内部に作動
液が封入されたヒートパイプ冷却器を、平形半導体素子
の両端に配置して構成した半導体冷却装置において、上
記ヒートパイプ冷却器の金属ブロックの内部空洞断面積
を、金属ブロック外のヒートパイプ内部空洞断面積より
も大きく設定したことを特徴とする半導体冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28598188A JPH02130948A (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 半導体冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28598188A JPH02130948A (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 半導体冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02130948A true JPH02130948A (ja) | 1990-05-18 |
Family
ID=17698475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28598188A Pending JPH02130948A (ja) | 1988-11-11 | 1988-11-11 | 半導体冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02130948A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5198889A (en) * | 1990-06-30 | 1993-03-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cooling apparatus |
| WO2000011423A1 (en) * | 1998-08-19 | 2000-03-02 | Nokia Networks Oy | Heat exchanger for conducting elsewhere heat energy generated by heat source |
| CN100383961C (zh) * | 2004-06-21 | 2008-04-23 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 散热器及其制造方法 |
| WO2008131587A1 (en) * | 2007-04-28 | 2008-11-06 | Jenshyan Chen | Heat pipe and manufacturing method thereof |
| US8109324B2 (en) | 2005-04-14 | 2012-02-07 | Illinois Institute Of Technology | Microchannel heat exchanger with micro-encapsulated phase change material for high flux cooling |
| WO2016013072A1 (ja) * | 2014-07-23 | 2016-01-28 | 日本軽金属株式会社 | 放熱器 |
-
1988
- 1988-11-11 JP JP28598188A patent/JPH02130948A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5198889A (en) * | 1990-06-30 | 1993-03-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Cooling apparatus |
| WO2000011423A1 (en) * | 1998-08-19 | 2000-03-02 | Nokia Networks Oy | Heat exchanger for conducting elsewhere heat energy generated by heat source |
| CN100383961C (zh) * | 2004-06-21 | 2008-04-23 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 散热器及其制造方法 |
| US8109324B2 (en) | 2005-04-14 | 2012-02-07 | Illinois Institute Of Technology | Microchannel heat exchanger with micro-encapsulated phase change material for high flux cooling |
| WO2008131587A1 (en) * | 2007-04-28 | 2008-11-06 | Jenshyan Chen | Heat pipe and manufacturing method thereof |
| WO2016013072A1 (ja) * | 2014-07-23 | 2016-01-28 | 日本軽金属株式会社 | 放熱器 |
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