JPH02236489A - 冷却用熱伝導体 - Google Patents
冷却用熱伝導体Info
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- JPH02236489A JPH02236489A JP1058656A JP5865689A JPH02236489A JP H02236489 A JPH02236489 A JP H02236489A JP 1058656 A JP1058656 A JP 1058656A JP 5865689 A JP5865689 A JP 5865689A JP H02236489 A JPH02236489 A JP H02236489A
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title abstract 4
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
- F25D19/006—Thermal coupling structure or interface
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Details Of Measuring And Other Instruments (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】
〔Ｒ要〕
赤外検知素子の冷却に使用するヘリウム循環冷却器と赤
外検知素子を低温で動作使用するための真空容器との間
の熱接触をとるとともに、機械的な振動を除くための冷
却用熱伝導体に関し、冷却器と真空容器内のコールドス
テージとの間の熱抵抗を小さくして冷却器の冷却殿能を
１−分に発揮させることを目的とし、 真空容器内にあるコールドステージに固定された半導体
素子を冷却づるための冷却器と前記」一ルドステージと
の間に、該冷却器による機械的振動を除去するとともに
熱的な接触を得るために設けられた冷却用熱伝導体にお
いて、前記冷却器の先端部にその底面が固定された多角
錐形状の第１の銅板と、該第１の銅板と同一の多角錐形
状で、前記コールドステージ上の該第１の銅板に対向す
る位置にその底面が固定された第２の銅板と、該第１及
び第２の銅板間に設けられたばねと、該第１及び第２の
銅板の互いに対向する多角錐面に両端が夫々接触固定さ
れた複数の多１１膜板とから構成する。
外検知素子を低温で動作使用するための真空容器との間
の熱接触をとるとともに、機械的な振動を除くための冷
却用熱伝導体に関し、冷却器と真空容器内のコールドス
テージとの間の熱抵抗を小さくして冷却器の冷却殿能を
１−分に発揮させることを目的とし、 真空容器内にあるコールドステージに固定された半導体
素子を冷却づるための冷却器と前記」一ルドステージと
の間に、該冷却器による機械的振動を除去するとともに
熱的な接触を得るために設けられた冷却用熱伝導体にお
いて、前記冷却器の先端部にその底面が固定された多角
錐形状の第１の銅板と、該第１の銅板と同一の多角錐形
状で、前記コールドステージ上の該第１の銅板に対向す
る位置にその底面が固定された第２の銅板と、該第１及
び第２の銅板間に設けられたばねと、該第１及び第２の
銅板の互いに対向する多角錐面に両端が夫々接触固定さ
れた複数の多１１膜板とから構成する。
本発明は冷ｗ用熱伝導体に係り、特に赤外検知素子の冷
郎に使用するヘリウム循環冷Ｗ器と赤外検知素子を低温
で動作使用するための真空容器との間の熱接触をとると
ともに、機械的な振動を除くための冷却用熱伝導体に関
する。
郎に使用するヘリウム循環冷Ｗ器と赤外検知素子を低温
で動作使用するための真空容器との間の熱接触をとると
ともに、機械的な振動を除くための冷却用熱伝導体に関
する。
半導体素子である赤外検知素子を使用するに際しては、
熱的な雑音を除くために冷却が必要であり、その冷却の
ために従来は液体窒素等が用いられてきた。しかし、近
年より小型、軽量の第４図に示す如きヘリウム循環冷却
器を用いて上記の冷却を行なうようになってきた。
熱的な雑音を除くために冷却が必要であり、その冷却の
ために従来は液体窒素等が用いられてきた。しかし、近
年より小型、軽量の第４図に示す如きヘリウム循環冷却
器を用いて上記の冷却を行なうようになってきた。
第４図において、１１は冷却器で、内部にピストンが配
置されており、またフレキシブルチューブ１２を介して
コンブレッサ１３と接続されている。冷却器１１の先端
部は冷却用熱伝導体１４を介してコールドステージ１５
に熱的に接触されている。コールドステージ１５には冷
却すべき半導体素子である赤外検知素子１６が固定され
ている。
置されており、またフレキシブルチューブ１２を介して
コンブレッサ１３と接続されている。冷却器１１の先端
部は冷却用熱伝導体１４を介してコールドステージ１５
に熱的に接触されている。コールドステージ１５には冷
却すべき半導体素子である赤外検知素子１６が固定され
ている。
また、１７は真空容器で、赤外検知素子１６の周囲を真
空状態に保っている。真空容器１７内には更に、冷却器
１１の要部と冷却用熱伝導体１４とを囲撓するガラス１
８が設けられている。これにより、ガラス１８と冷却器
１１の要部及び冷却用熱伝導体１４との間も真空とされ
ている。。
空状態に保っている。真空容器１７内には更に、冷却器
１１の要部と冷却用熱伝導体１４とを囲撓するガラス１
８が設けられている。これにより、ガラス１８と冷却器
１１の要部及び冷却用熱伝導体１４との間も真空とされ
ている。。
また、１９は真空容器１７の赤外検知素子１６に対向す
る位置に設けられた開口部を覆う窓で、外部からの赤外
光を通過させる材質で構成されている。更に２０は排気
バルブである。
る位置に設けられた開口部を覆う窓で、外部からの赤外
光を通過させる材質で構成されている。更に２０は排気
バルブである。
冷却器１１はその内部のピストンがその先端部位置から
下がると、それに伴って生じた空間内にコンブレツサ１
３から高圧で送られてきた冷却用へ１功ム（Ｈｏ）ガス
を吸入して赤外検知素子１６の熱を吸収させ、ピストン
が最下位位置から今度は先端部方向へ上がると、それに
伴って空間が挟められるにつれて内部のＨ。ガスをコン
ブレッサ１３へ戻す。以下、ピストンの上下方向の往復
運動に対応して上記の動作が繰り返される。
下がると、それに伴って生じた空間内にコンブレツサ１
３から高圧で送られてきた冷却用へ１功ム（Ｈｏ）ガス
を吸入して赤外検知素子１６の熱を吸収させ、ピストン
が最下位位置から今度は先端部方向へ上がると、それに
伴って空間が挟められるにつれて内部のＨ。ガスをコン
ブレッサ１３へ戻す。以下、ピストンの上下方向の往復
運動に対応して上記の動作が繰り返される。
従って、冷却効果を得るには上記ピストンの上下方向の
往復運動が必要であるが、それにより機械的な振動が発
生するので、その機械的振動を吸収するとともに、冷却
器１１による冷却効果を１伝達するために冷却用熱伝導
体が用（八られて（，Ｘる。
往復運動が必要であるが、それにより機械的な振動が発
生するので、その機械的振動を吸収するとともに、冷却
器１１による冷却効果を１伝達するために冷却用熱伝導
体が用（八られて（，Ｘる。
従って、この冷却器１１の冷却能力を十分に発揮させる
ためには、冷却器１１とコーノレドステージ１５との間
の熱抵抗を小さくすることが必要とされる。
ためには、冷却器１１とコーノレドステージ１５との間
の熱抵抗を小さくすることが必要とされる。
第５図は従来の冷却用熱伝導体の一例の構造図を示す。
同図中、第４図と同一構成部分に（よ同一符号を付して
ある。第５図において、冷却用熱伝導体１４は冷却器１
１の先端部に固定された第１の銅板２１と、コールドス
テージ１５上の第１の銅板２１に対向した位置に固定さ
れた第２の銅板２２と、これらの銅板２１及び２２間に
設けられた圧縮コイルばね２３と、圧縮コイルばね２３
内の空間にあり、一端が第１の銅板２１に接触固定ざれ
、他端が第２の銅板２２に接触固定された多層薄膜銅板
２４とからなる。
ある。第５図において、冷却用熱伝導体１４は冷却器１
１の先端部に固定された第１の銅板２１と、コールドス
テージ１５上の第１の銅板２１に対向した位置に固定さ
れた第２の銅板２２と、これらの銅板２１及び２２間に
設けられた圧縮コイルばね２３と、圧縮コイルばね２３
内の空間にあり、一端が第１の銅板２１に接触固定ざれ
、他端が第２の銅板２２に接触固定された多層薄膜銅板
２４とからなる。
かかる構造の冷却用熱伝導体１４は、冷却器１１内にＨ
８ガスが注入される期間内に、赤外検知素子１６の熱を
第２の銅板２２→多層薄膜銅板２４→第１の銅板２１→
冷却器１１の経路で流し、Ｈｅガスに吸収されるように
している。これにより、赤外検知素子１６は所要の低温
に保持される。
８ガスが注入される期間内に、赤外検知素子１６の熱を
第２の銅板２２→多層薄膜銅板２４→第１の銅板２１→
冷却器１１の経路で流し、Ｈｅガスに吸収されるように
している。これにより、赤外検知素子１６は所要の低温
に保持される。
また、冷却器１１内のピストンの往復運動に起因する冷
却器１１の機械的振動は圧縮コイルばね２３により吸収
され、赤外検知素子１６に伝達されることはない。
却器１１の機械的振動は圧縮コイルばね２３により吸収
され、赤外検知素子１６に伝達されることはない。
しかるに、従来の冷却用熱伝導体は、平板状の第２の銅
板２２の下面に接触固定されている多層薄膜銅板２４の
第２の銅板に対する接触面積は第２図＜Ａ）に斜線２２
ａで示す如くになり、第２の銅板２２の上面や下面の面
積に比べてかなり小さいため、第３図（Ａ）及び第５図
に破線で示す如く熱の流れが集中し（特に接触部のうち
多［［膜銅板２４が接触していない部分からの熱が流れ
込む第２の銅根２２の中央部付近に集中する）、そのた
め熱抵抗が大であるという問題があった。
板２２の下面に接触固定されている多層薄膜銅板２４の
第２の銅板に対する接触面積は第２図＜Ａ）に斜線２２
ａで示す如くになり、第２の銅板２２の上面や下面の面
積に比べてかなり小さいため、第３図（Ａ）及び第５図
に破線で示す如く熱の流れが集中し（特に接触部のうち
多［［膜銅板２４が接触していない部分からの熱が流れ
込む第２の銅根２２の中央部付近に集中する）、そのた
め熱抵抗が大であるという問題があった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、冷却器と真
空容器内のコールドステージとの間の熱抵抗を小さくし
て冷却器の冷ＰＡ機能を十分に発揮させることができる
冷却用熱伝導体を提供することを目的とする。
空容器内のコールドステージとの間の熱抵抗を小さくし
て冷却器の冷ＰＡ機能を十分に発揮させることができる
冷却用熱伝導体を提供することを目的とする。
本発明の冷却用熱伝導体は、各々同一の多角錐形状の第
１及び第２の銅板と、それらの間に設けられたばねと、
第１及び第２の銅板の互いに対向する多角錐面に両端が
夫々接触固定された複数の多層薄膜板とからなる。
１及び第２の銅板と、それらの間に設けられたばねと、
第１及び第２の銅板の互いに対向する多角錐面に両端が
夫々接触固定された複数の多層薄膜板とからなる。
上記の第１の銅板は冷却器の先端部にその底面が固定さ
れている。また、第２の銅板はコールドステージ上に設
けられ、かつ、第１の銅板と対向する位置に設けられて
いる。
れている。また、第２の銅板はコールドステージ上に設
けられ、かつ、第１の銅板と対向する位置に設けられて
いる。
本発明では第１及び第２の銅板は夫々多角鉗形状であり
、その各多角鉗而に多層簿膜板の喘部が夫々接触固定さ
れるから、その接触面積は、上記の多角錐形状が４角錐
形状の場合、第２図（８）に斜線２７ａ，２７ｂ．２７
ｃ及び２７ｄで示す如くになり、同図（Ａ）に斜線２４
ａで示した従来の接触面積よりも大になる（なお、第２
図（Ｂ）中、２６は第１の銅板又は第２の銅板の底面を
示す》。
、その各多角鉗而に多層簿膜板の喘部が夫々接触固定さ
れるから、その接触面積は、上記の多角錐形状が４角錐
形状の場合、第２図（８）に斜線２７ａ，２７ｂ．２７
ｃ及び２７ｄで示す如くになり、同図（Ａ）に斜線２４
ａで示した従来の接触面積よりも大になる（なお、第２
図（Ｂ）中、２６は第１の銅板又は第２の銅板の底面を
示す》。
すなわち、本発明では従来に比べて多層薄膜板の接触面
積を大きくとれるので、熱伝導体の熱抵抗値を小さくす
ることができる。
積を大きくとれるので、熱伝導体の熱抵抗値を小さくす
ることができる。
また、本発明では第３図（Ｂ）に示す如く、第２の銅板
（２は第１の銅板）２６の多角錐面の略全面に亘って接
触しているから、熱は第３図（Ｂ）に破線で示す如き経
路で銅板２６内部を伝搬することとなる。ここで、銅板
２６は多角錐形であり、第３図（Ｂ）に示すＺ方向の距
１ｍ（厚さ）は中心部ほど長いから、銅板２６の中心部
付近を２方向に伝搬する熱の伝搬経路と、銅板２６の周
辺部付近を７方向に伝搬する熱の伝搬経路の長さは略等
しくなる。以上のことから、熱は分散されることとなり
、熱伝導体単体の熱抵抗とともに熱抵抗値を決定してい
る接触熱抵抗を小さくすることができる。
（２は第１の銅板）２６の多角錐面の略全面に亘って接
触しているから、熱は第３図（Ｂ）に破線で示す如き経
路で銅板２６内部を伝搬することとなる。ここで、銅板
２６は多角錐形であり、第３図（Ｂ）に示すＺ方向の距
１ｍ（厚さ）は中心部ほど長いから、銅板２６の中心部
付近を２方向に伝搬する熱の伝搬経路と、銅板２６の周
辺部付近を７方向に伝搬する熱の伝搬経路の長さは略等
しくなる。以上のことから、熱は分散されることとなり
、熱伝導体単体の熱抵抗とともに熱抵抗値を決定してい
る接触熱抵抗を小さくすることができる。
第１図は本発明の一実施例の構成図を示す。同図中、３
１は第１の銅板で、萌記冷却器１１の先端部にその底面
が接触固定された四角錐形状をしている。３２は第２の
銅板で、やはり四角錐形状をしており、その底面が前記
コールドステージ１５上における第１の銅板３１に対向
する位置に接触固定されている。
１は第１の銅板で、萌記冷却器１１の先端部にその底面
が接触固定された四角錐形状をしている。３２は第２の
銅板で、やはり四角錐形状をしており、その底面が前記
コールドステージ１５上における第１の銅板３１に対向
する位置に接触固定されている。
３３は圧縮コイルばねで、前記従来の圧縮コイルばね２
３に相当し、冷却器１１の機械的振動を吸収し、前記赤
外検知素子１６等の半導体素子に機械的振動が伝達され
ることのないようにするために設けられている。
３に相当し、冷却器１１の機械的振動を吸収し、前記赤
外検知素子１６等の半導体素子に機械的振動が伝達され
ることのないようにするために設けられている。
３４は多層薄膜銅板で、極薄の薄膜銅根が２０板程度積
層された構造であり、圧縮コイルばね３３の中空空間内
に位置し、銅板３１及び３２の各四角錐面のうち対向す
る四角錐面間同士を接続し、熱的な接触を得ている。従
って、多層薄膜銅板３４は全部で４つあり、またその銅
板３１，３２に対する接触面積は第２図（Ｂ）に破線２
７ａ〜２７ｄに示したものと同様になる。
層された構造であり、圧縮コイルばね３３の中空空間内
に位置し、銅板３１及び３２の各四角錐面のうち対向す
る四角錐面間同士を接続し、熱的な接触を得ている。従
って、多層薄膜銅板３４は全部で４つあり、またその銅
板３１，３２に対する接触面積は第２図（Ｂ）に破線２
７ａ〜２７ｄに示したものと同様になる。
従って、本実施例によれば第２図（Ｂ）及び第３図（Ｂ
）と共に説明したと同様原理により、従来に比べて熱抵
抗の値を小さくすることができる。
）と共に説明したと同様原理により、従来に比べて熱抵
抗の値を小さくすることができる。
また、銅板３１及び３２の厚さは従来の平行乎板形状の
銅板２１．２２に比べて中央部ほど太き《なっているか
ら、多層薄ＩｌｌｔＲ板３４の良さが従来の多層薄膜銅
板２４の長さに比べて短く、このことからも熱抵抗が小
さくなっている。
銅板２１．２２に比べて中央部ほど太き《なっているか
ら、多層薄ＩｌｌｔＲ板３４の良さが従来の多層薄膜銅
板２４の長さに比べて短く、このことからも熱抵抗が小
さくなっている。
なお、本実施例は冷却すべき半導体素子として赤外検知
素子に適用する場合について説明したが、本発明はこれ
に限らず、冷却が必要な半導体素子すべてに適用可能で
ある。
素子に適用する場合について説明したが、本発明はこれ
に限らず、冷却が必要な半導体素子すべてに適用可能で
ある。
上述の如く、本発明によれば、従来に比べて熱伝導体単
体及び接触熱抵抗値を夫々小さ《することができるため
、冷却器の冷却機能を十分に発揮させることができる等
の特長を有するものである。
体及び接触熱抵抗値を夫々小さ《することができるため
、冷却器の冷却機能を十分に発揮させることができる等
の特長を有するものである。
第１図は本発明の一実施例の構造図、
第２図は従来と本発明の多層薄膜銅板の接触面積比較図
、 第３図は従来と本発明の熱の流れの比較図、第４図はヘ
リウム循環冷却器の構造説明図、第５図は従来の冷ＩＪ
ｌ用熱伝導休の一例の構造図である。 図において、 １５はコールドステージ、 １６ｔ．ｔ赤外検知素子、 １７は真空容器、 ２６は銅板、 ２７は多層薄膜板、 ３１は第１の銅板、 ３２は第２の銅板、 ３３はＢ縮コイルばね、 ３４は多ｍ薄膜銅板 を示す。 ４（肩ぢ８月の一声一力抵イ列の講ぷ駈毬〕第 １ 図 ヘリウムａ環器冷却春切講遣悦明図 第 ４ 図 第 ２図 僅来と参毛明の芝ゆ九なのと６軟図 第 ３ 図 第 ５（Ｋ
、 第３図は従来と本発明の熱の流れの比較図、第４図はヘ
リウム循環冷却器の構造説明図、第５図は従来の冷ＩＪ
ｌ用熱伝導休の一例の構造図である。 図において、 １５はコールドステージ、 １６ｔ．ｔ赤外検知素子、 １７は真空容器、 ２６は銅板、 ２７は多層薄膜板、 ３１は第１の銅板、 ３２は第２の銅板、 ３３はＢ縮コイルばね、 ３４は多ｍ薄膜銅板 を示す。 ４（肩ぢ８月の一声一力抵イ列の講ぷ駈毬〕第 １ 図 ヘリウムａ環器冷却春切講遣悦明図 第 ４ 図 第 ２図 僅来と参毛明の芝ゆ九なのと６軟図 第 ３ 図 第 ５（Ｋ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 真空容器（１７）内にあるコールドステージ（１５）
に固定された半導体素子（１６）を冷却するための冷却
器（１１）と前記コールドステージ（１５）との間に、
該冷却器（１１）による機械的振動を除去するとともに
熱的な接触を得るために設けられた冷却用熱伝導体にお
いて、 前記冷却器（１１）の先端部にその底面が固定された多
角錐形状の第１の銅板（３１）と、該第１の銅板（３１
）と同一の多角錐形状で、前記コールドステージ（１５
）上の該第１の銅板（３１）に対向する位置にその底面
が固定された第２の銅板（３２）と、 該第１及び第２の銅板（３１、３２）間に設けられたば
ね（３３）と、 対向する多角錐面に両端が夫々接触固定された複数の多
層薄膜板（３４）と、 から構成したことを特徴とする冷却用熱伝導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1058656A JPH02236489A (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 冷却用熱伝導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1058656A JPH02236489A (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 冷却用熱伝導体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02236489A true JPH02236489A (ja) | 1990-09-19 |
Family
ID=13090633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1058656A Pending JPH02236489A (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 冷却用熱伝導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02236489A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4883753A (en) * | 1986-07-17 | 1989-11-28 | Gaz De France | High-yield methane production process by culture of Methanobacterium thermoautotrophicum or any other methanogenic bacterium having the same physiological growth properties |
| CN104596647A (zh) * | 2015-01-21 | 2015-05-06 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种用于红外焦平面杜瓦的局部弹性冷链 |
-
1989
- 1989-03-10 JP JP1058656A patent/JPH02236489A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN104596647A (zh) * | 2015-01-21 | 2015-05-06 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种用于红外焦平面杜瓦的局部弹性冷链 |
| CN104596647B (zh) * | 2015-01-21 | 2017-11-21 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种用于红外焦平面杜瓦的局部弹性冷链 |
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