JPH0661389A - ヒートパイプ連結半導体素子 - Google Patents
ヒートパイプ連結半導体素子Info
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- JPH0661389A JPH0661389A JP4212695A JP21269592A JPH0661389A JP H0661389 A JPH0661389 A JP H0661389A JP 4212695 A JP4212695 A JP 4212695A JP 21269592 A JP21269592 A JP 21269592A JP H0661389 A JPH0661389 A JP H0661389A
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- 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
- F28D15/04—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 tubes having a capillary structure
- F28D15/043—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 tubes having a capillary structure forming loops, e.g. capillary pumped loops
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体素子で発生した熱を放熱部まで効率良
く輸送できるヒートパイプ連結半導体素子を提供する。 【構成】 ヒートパイプ連結ＦＥＴは、４個のＦＥＴ増
幅器１１のＦＥＴパッケージが１本の環状になった細管
状のループヒートパイプ８０によって連続的に結合さ
れ、ループヒートパイプ８０内には所定量の凝縮性の作
動液が封入されており、作動液はＦＥＴチップと直接接
触でき、４個のＦＥＴ増幅器１１のＦＥＴパッケージの
配置がループヒートパイプ８０に関して非対称となって
いる。
く輸送できるヒートパイプ連結半導体素子を提供する。 【構成】 ヒートパイプ連結ＦＥＴは、４個のＦＥＴ増
幅器１１のＦＥＴパッケージが１本の環状になった細管
状のループヒートパイプ８０によって連続的に結合さ
れ、ループヒートパイプ８０内には所定量の凝縮性の作
動液が封入されており、作動液はＦＥＴチップと直接接
触でき、４個のＦＥＴ増幅器１１のＦＥＴパッケージの
配置がループヒートパイプ８０に関して非対称となって
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子で発生した
熱を効率良く放熱部まで輸送できるヒートパイプ連結半
導体素子に関する。
熱を効率良く放熱部まで輸送できるヒートパイプ連結半
導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、用いられている中継器および半導
体素子の内部構造を説明する。図７は衛星搭載用パネル
に搭載した高出力中継器の実装図である。高出力中継器
１０に入力信号２１が入力され、高出力中継器１０で電
波が増幅されて出力信号２２となって他の中継器へ、あ
るいはアンテナ部分へ伝送される。中継器搭載パネル３
０には高出力中継器１０を冷却するためにヒートパイプ
４０が埋め込まれている。中継器１０の高出力増幅器と
して電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）増幅器が用いられ
ており、図８は中継器１０の内部構造の一例を示す。高
出力電波を得るためにＦＥＴ増幅器１１は中継器１０内
に並列に設置され、入力信号２１はそれぞれＦＥＴ増幅
器１１内で増幅されて所定の電波信号を得る整合回路１
２を介してハイブリッド回路１３で合成されて出力信号
２２となる。図９はＦＥＴ増幅器１１の内部構造を示す
図である。発熱源となるＦＥＴ回路５０はＦＥＴパッケ
ージ６０内に設置されており、整合回路１２へ接続可能
となるようにＦＥＴ増幅器リード線７０がＦＥＴパッケ
ージ６０内から外部へ取り出されている。図１０はＦＥ
Ｔ回路５０の拡大図である。熱源となるＦＥＴチップ５
１は基板５４上に取付けてあり、基板５４はＦＥＴパッ
ケージ底５５上に設置されている。基板５４は熱膨張係
数を半導体（ＦＥＴチップ５１）と同程度にして熱応力
によって生じる半導体の変形および破断を防止するため
に比較的熱電導性の悪い材料を用いる場合がある。ＦＥ
Ｔチップ５１の両脇には電気回路５３が設置されてお
り、ＦＥＴチップ５１と電気回路５３間はボンディング
５２で接合されている。中継器１０の出力を増大させる
とＦＥＴ増幅器１１が発熱し、この熱を効率よく外部へ
放出できないとＦＥＴ増幅器１１が高温になり焼損する
可能性があるため、ＦＥＴチップ５１と接触している熱
電導率の悪い基板５４の厚さをできる限り薄くし、熱電
導性の優れているＦＥＴパッケージ底５５を厚くして面
内方向の熱拡張を促進させる。かつ、中継器筺体１４の
底面を厚くして熱拡散を促し、埋め込みヒートパイプ４
０がＦＥＴ増幅器１１の真下に位置するように設置して
ＦＥＴ増幅器１１から埋め込みヒートパイプ４０までの
熱抵抗を小さくするようにしている。埋め込みヒートパ
イプ４０に入力された熱は埋め込みヒートパイプ４０に
よって面内方向に延ばされて中継器１０が搭載されてい
る反対側の面から宇宙空間へ輻射によって放熱される。
体素子の内部構造を説明する。図７は衛星搭載用パネル
に搭載した高出力中継器の実装図である。高出力中継器
１０に入力信号２１が入力され、高出力中継器１０で電
波が増幅されて出力信号２２となって他の中継器へ、あ
るいはアンテナ部分へ伝送される。中継器搭載パネル３
０には高出力中継器１０を冷却するためにヒートパイプ
４０が埋め込まれている。中継器１０の高出力増幅器と
して電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）増幅器が用いられ
ており、図８は中継器１０の内部構造の一例を示す。高
出力電波を得るためにＦＥＴ増幅器１１は中継器１０内
に並列に設置され、入力信号２１はそれぞれＦＥＴ増幅
器１１内で増幅されて所定の電波信号を得る整合回路１
２を介してハイブリッド回路１３で合成されて出力信号
２２となる。図９はＦＥＴ増幅器１１の内部構造を示す
図である。発熱源となるＦＥＴ回路５０はＦＥＴパッケ
ージ６０内に設置されており、整合回路１２へ接続可能
となるようにＦＥＴ増幅器リード線７０がＦＥＴパッケ
ージ６０内から外部へ取り出されている。図１０はＦＥ
Ｔ回路５０の拡大図である。熱源となるＦＥＴチップ５
１は基板５４上に取付けてあり、基板５４はＦＥＴパッ
ケージ底５５上に設置されている。基板５４は熱膨張係
数を半導体（ＦＥＴチップ５１）と同程度にして熱応力
によって生じる半導体の変形および破断を防止するため
に比較的熱電導性の悪い材料を用いる場合がある。ＦＥ
Ｔチップ５１の両脇には電気回路５３が設置されてお
り、ＦＥＴチップ５１と電気回路５３間はボンディング
５２で接合されている。中継器１０の出力を増大させる
とＦＥＴ増幅器１１が発熱し、この熱を効率よく外部へ
放出できないとＦＥＴ増幅器１１が高温になり焼損する
可能性があるため、ＦＥＴチップ５１と接触している熱
電導率の悪い基板５４の厚さをできる限り薄くし、熱電
導性の優れているＦＥＴパッケージ底５５を厚くして面
内方向の熱拡張を促進させる。かつ、中継器筺体１４の
底面を厚くして熱拡散を促し、埋め込みヒートパイプ４
０がＦＥＴ増幅器１１の真下に位置するように設置して
ＦＥＴ増幅器１１から埋め込みヒートパイプ４０までの
熱抵抗を小さくするようにしている。埋め込みヒートパ
イプ４０に入力された熱は埋め込みヒートパイプ４０に
よって面内方向に延ばされて中継器１０が搭載されてい
る反対側の面から宇宙空間へ輻射によって放熱される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図１１（Ａ）はＦＥＴ
チップ５１から発生した熱が外部へ放出されるまでの経
路を示している。ＦＥＴチップ５１から発生した熱はこ
れが接触している基板５４を通過してＦＥＴパッケージ
底５５へ熱伝導され、さらに、中継器筺体１４を経由し
てハニカムパネルに埋め込まれている埋め込みヒートパ
イプ４０へ熱伝導され、埋め込みヒートパイプ４０によ
って中継器搭載パネル３０面内方向へ拡散され、中継器
１０の取付け面の反対側の面全体から放射によって宇宙
空間へ放熱される。しかし、図１１（Ｂ）に示すよう
に、ＦＥＴチップ５１と埋め込みヒートパイプ４０間に
はＦＥＴチップ５１と基板５４間に接触熱抵抗Ｒf,s 、
基板５４とＦＥＴパッケージ底５５間に接触熱抵抗Ｒ
s,p 、ＦＥＴパッケージ底５５と中継器筺体１４間に接
触熱抵抗Ｒp,c 、中継器筺体１４と埋め込みヒートパイ
プ４０間に接触熱抵抗Ｒc,h がそれぞれ存在しており、
ＦＥＴチップ５１からの発熱が埋め込みヒートパイプ４
０まで入力されるまでにはこれらの熱抵抗を通過しなけ
ればならず、ＦＥＴチップ５１と埋め込みヒートパイプ
４０間で非常に大きな温度差が生じていた。例えばＦＥ
Ｔチップ５１の発熱量が１０Ｗ／ｃｍ2 であるときにＦ
ＥＴチップ５１の温度が限界温度の上限値である１５０
℃前後になるにも係わらず埋め込みヒートパイプ４０の
温度が−１０℃程度と温度差が非常に大きくなり効率よ
く熱輸送がされていなかった。したがって、現状以上に
電波出力を増大させることは困難となる。また、高出力
のＦＥＴチップでは熱抵抗を減らすために基板５４の厚
さをできる限り薄くする必要があり、基板５４の切削加
工が困難となり、かつ基板５４が構造的に強度が低くな
りロケット打ち上げ時の振動に対して脆弱となる。さら
に、高出力のＦＥＴチップを搭載する場合には埋め込み
ヒートパイプ４０をＦＥＴチップ５１の真下になるよう
に設置する必要があり、埋め込みヒートパイプ４０の配
置に制限ができ、ＦＥＴチップの配置が一直線上に並ば
ないような場合には多数の埋め込みヒートパイプ４０を
用いなくてはならず、衛星全体の重量が増加するという
欠点があった。
チップ５１から発生した熱が外部へ放出されるまでの経
路を示している。ＦＥＴチップ５１から発生した熱はこ
れが接触している基板５４を通過してＦＥＴパッケージ
底５５へ熱伝導され、さらに、中継器筺体１４を経由し
てハニカムパネルに埋め込まれている埋め込みヒートパ
イプ４０へ熱伝導され、埋め込みヒートパイプ４０によ
って中継器搭載パネル３０面内方向へ拡散され、中継器
１０の取付け面の反対側の面全体から放射によって宇宙
空間へ放熱される。しかし、図１１（Ｂ）に示すよう
に、ＦＥＴチップ５１と埋め込みヒートパイプ４０間に
はＦＥＴチップ５１と基板５４間に接触熱抵抗Ｒf,s 、
基板５４とＦＥＴパッケージ底５５間に接触熱抵抗Ｒ
s,p 、ＦＥＴパッケージ底５５と中継器筺体１４間に接
触熱抵抗Ｒp,c 、中継器筺体１４と埋め込みヒートパイ
プ４０間に接触熱抵抗Ｒc,h がそれぞれ存在しており、
ＦＥＴチップ５１からの発熱が埋め込みヒートパイプ４
０まで入力されるまでにはこれらの熱抵抗を通過しなけ
ればならず、ＦＥＴチップ５１と埋め込みヒートパイプ
４０間で非常に大きな温度差が生じていた。例えばＦＥ
Ｔチップ５１の発熱量が１０Ｗ／ｃｍ2 であるときにＦ
ＥＴチップ５１の温度が限界温度の上限値である１５０
℃前後になるにも係わらず埋め込みヒートパイプ４０の
温度が−１０℃程度と温度差が非常に大きくなり効率よ
く熱輸送がされていなかった。したがって、現状以上に
電波出力を増大させることは困難となる。また、高出力
のＦＥＴチップでは熱抵抗を減らすために基板５４の厚
さをできる限り薄くする必要があり、基板５４の切削加
工が困難となり、かつ基板５４が構造的に強度が低くな
りロケット打ち上げ時の振動に対して脆弱となる。さら
に、高出力のＦＥＴチップを搭載する場合には埋め込み
ヒートパイプ４０をＦＥＴチップ５１の真下になるよう
に設置する必要があり、埋め込みヒートパイプ４０の配
置に制限ができ、ＦＥＴチップの配置が一直線上に並ば
ないような場合には多数の埋め込みヒートパイプ４０を
用いなくてはならず、衛星全体の重量が増加するという
欠点があった。
【０００４】本発明の目的は、半導体素子で発生した熱
を放熱部まで効率良く輸送できるヒートパイプ連結半導
体素子を提供することである。
を放熱部まで効率良く輸送できるヒートパイプ連結半導
体素子を提供することである。
【０００５】本発明の他の目的は、半導体素子から埋め
込みヒートパイプまでの熱抵抗を減らすことができ、ま
た埋め込みヒートパイプの配置に柔軟性を持たせること
ができるヒートパイプ連結半導体素子を提供することで
ある。
込みヒートパイプまでの熱抵抗を減らすことができ、ま
た埋め込みヒートパイプの配置に柔軟性を持たせること
ができるヒートパイプ連結半導体素子を提供することで
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のヒートパイプ連
結半導体素子は、半導体を収納した複数の半導体収納パ
ッケージが１本の環状になった細管状のループヒートパ
イプによって連続的に結合され、該ループヒートパイプ
内には凝縮性の作動液が封入されて、該作動液が前記半
導体パッケージ内に収納されている半導体素子に接触
し、前記複数の半導体パッケージの配置が前記ループヒ
ートパイプに関して非対称である。
結半導体素子は、半導体を収納した複数の半導体収納パ
ッケージが１本の環状になった細管状のループヒートパ
イプによって連続的に結合され、該ループヒートパイプ
内には凝縮性の作動液が封入されて、該作動液が前記半
導体パッケージ内に収納されている半導体素子に接触
し、前記複数の半導体パッケージの配置が前記ループヒ
ートパイプに関して非対称である。
【０００７】
【作用】複数の半導体収納パッケージを内部に凝縮性の
作動液が封入された１本の環状になった細管状ループヒ
ートパイプで結合し、作動液を半導体パッケージ内の半
導体素子に接触させることにより、半導体素子で発生し
た熱を基板を介さずに放熱部まで効率良く輸送し、除去
できる。したがって、基板の切削加工は不要で、基板の
構造的強度も大きくすることができる。また、ループヒ
ートパイプの一部分を埋め込みヒートパイプに接触させ
ることにより、半導体素子からの熱をループヒートパイ
プを経由して埋め込みヒートパイプへ効率良く輸送、排
熱できるため、埋め込みヒートパイプの配置に柔軟性を
持たせることができる。なお、作動液の循環方向は、半
導体パッケージの配置の非対称性により生じるループヒ
ートパイプ内の圧力のアンバランスにより決定される。
作動液が封入された１本の環状になった細管状ループヒ
ートパイプで結合し、作動液を半導体パッケージ内の半
導体素子に接触させることにより、半導体素子で発生し
た熱を基板を介さずに放熱部まで効率良く輸送し、除去
できる。したがって、基板の切削加工は不要で、基板の
構造的強度も大きくすることができる。また、ループヒ
ートパイプの一部分を埋め込みヒートパイプに接触させ
ることにより、半導体素子からの熱をループヒートパイ
プを経由して埋め込みヒートパイプへ効率良く輸送、排
熱できるため、埋め込みヒートパイプの配置に柔軟性を
持たせることができる。なお、作動液の循環方向は、半
導体パッケージの配置の非対称性により生じるループヒ
ートパイプ内の圧力のアンバランスにより決定される。
【０００８】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【０００９】図１（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の中継器への
適用実施例で、４個のＦＥＴ増幅器１１にＦＥＴ増幅器
リード線７０と並行となるようにループヒートパイプ８
０を取り付けたヒートパイプ連結ＦＥＴを示す図、図２
（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の中継器への適用実施例で、４
個のＦＥＴ増幅器１１にＦＥＴ増幅器リード線７０と直
交するようにループヒートパイプ８０を取り付けたヒー
トパイプ連結ＦＥＴを示す図、図３はヒートパイプ連結
ＦＥＴにおけるＦＥＴ増幅器１１とループヒートパイプ
８０の結合例を示す斜視図、図４（Ａ）は図１（Ａ）〜
（Ｄ）のヒートパイプ連結ＦＥＴにおけるＦＥＴパッケ
ージ６０とループヒートパイプ８０の結合部の拡大、一
部破断面図、図４（Ｂ）は図２（Ａ）〜（Ｄ）のヒート
パイプ連結ＦＥＴにおけるＦＥＴパッケージ６０とルー
プヒートパイプ８０の結合部の拡大、一部破断面図であ
る。図１〜図４中、図７〜図１１と同一符号は同一要素
を示す。なお、図１（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），図２
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）および図５では参照番号は省略
されている。
適用実施例で、４個のＦＥＴ増幅器１１にＦＥＴ増幅器
リード線７０と並行となるようにループヒートパイプ８
０を取り付けたヒートパイプ連結ＦＥＴを示す図、図２
（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の中継器への適用実施例で、４
個のＦＥＴ増幅器１１にＦＥＴ増幅器リード線７０と直
交するようにループヒートパイプ８０を取り付けたヒー
トパイプ連結ＦＥＴを示す図、図３はヒートパイプ連結
ＦＥＴにおけるＦＥＴ増幅器１１とループヒートパイプ
８０の結合例を示す斜視図、図４（Ａ）は図１（Ａ）〜
（Ｄ）のヒートパイプ連結ＦＥＴにおけるＦＥＴパッケ
ージ６０とループヒートパイプ８０の結合部の拡大、一
部破断面図、図４（Ｂ）は図２（Ａ）〜（Ｄ）のヒート
パイプ連結ＦＥＴにおけるＦＥＴパッケージ６０とルー
プヒートパイプ８０の結合部の拡大、一部破断面図であ
る。図１〜図４中、図７〜図１１と同一符号は同一要素
を示す。なお、図１（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），図２
（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）および図５では参照番号は省略
されている。
【００１０】本実施例のヒートパイプ連結ＦＥＴは、図
３に示すように、４個のＦＥＴ増幅器１１のＦＥＴパッ
ケージ６０が１本の環状になった細管状のループヒート
パイプ８０によって連続的に結合され、ループヒートパ
イプ８０内には所定量の凝結性の作動液が封入されてお
り、作動液はＦＥＴチップ５１と直接接触でき、４個の
ＦＥＴ増幅器１１の半導体パッケージ６０の配置がルー
プヒートパイプ８０に関して非対称となっている。
３に示すように、４個のＦＥＴ増幅器１１のＦＥＴパッ
ケージ６０が１本の環状になった細管状のループヒート
パイプ８０によって連続的に結合され、ループヒートパ
イプ８０内には所定量の凝結性の作動液が封入されてお
り、作動液はＦＥＴチップ５１と直接接触でき、４個の
ＦＥＴ増幅器１１の半導体パッケージ６０の配置がルー
プヒートパイプ８０に関して非対称となっている。
【００１１】次に、本実施例のヒートパイプ連結ＦＥＴ
の冷却動作を説明する。図１，図２および図４において
ＦＥＴ回路５０は、ループヒートパイプ８０と一体化さ
れているＦＥＴパッケージ６０内部に含まれている作動
液を、発生した熱によって沸騰させ、蒸発潜熱を奪われ
るときに冷却される。蒸発潜熱を含んだ気液二層流はＦ
ＥＴパッケージ６０間の低温部分で凝縮されるときに熱
がループヒートパイプ８０から中継器搭載パネル３０ま
で伝導されて放熱面から宇宙空間へ輻射によって放熱さ
れる。作動液が循環する際に熱源となる複数個のＦＥＴ
パッケージ６０を１本のループヒートパイプ８０で接続
することによって、ＦＥＴパッケージ６０間の冷却部分
で液体へ相変化して圧力が弱まった流体を再沸騰させる
ことによってＦＥＴパッケージ６０から吐出する流体の
圧力を増すことができるため、流体が加速されて循環速
度が向上する。奪われる熱量は流速に比例するため、流
速が向上すれば排熱量を大きくできる。
の冷却動作を説明する。図１，図２および図４において
ＦＥＴ回路５０は、ループヒートパイプ８０と一体化さ
れているＦＥＴパッケージ６０内部に含まれている作動
液を、発生した熱によって沸騰させ、蒸発潜熱を奪われ
るときに冷却される。蒸発潜熱を含んだ気液二層流はＦ
ＥＴパッケージ６０間の低温部分で凝縮されるときに熱
がループヒートパイプ８０から中継器搭載パネル３０ま
で伝導されて放熱面から宇宙空間へ輻射によって放熱さ
れる。作動液が循環する際に熱源となる複数個のＦＥＴ
パッケージ６０を１本のループヒートパイプ８０で接続
することによって、ＦＥＴパッケージ６０間の冷却部分
で液体へ相変化して圧力が弱まった流体を再沸騰させる
ことによってＦＥＴパッケージ６０から吐出する流体の
圧力を増すことができるため、流体が加速されて循環速
度が向上する。奪われる熱量は流速に比例するため、流
速が向上すれば排熱量を大きくできる。
【００１２】作動液の循環方向は熱源となるＦＥＴパッ
ケージ６０の配置の非対称性により生じるループヒート
パイプ８０内の圧力のアンバランスより決定される。液
体の粘性係数は気体の粘性係数より大きいために管との
摩擦力が大きくなり圧力損失も大きくなる。ＦＥＴパッ
ケージ６０から吐出した流体は気泡と液体が入り交じっ
た二相流体となっているが、ＦＥＴパッケージ６０間の
凝縮部は液体へ相変化する。したがって、ＦＥＴパッケ
ージ６０間の距離が十分に長い距離である場合には気液
二相流の状態で流れた方が液体で流れるよりも圧力損失
が小さくなる。このように液体は循環する際に圧力損失
が小さくなる方向へと流れる。
ケージ６０の配置の非対称性により生じるループヒート
パイプ８０内の圧力のアンバランスより決定される。液
体の粘性係数は気体の粘性係数より大きいために管との
摩擦力が大きくなり圧力損失も大きくなる。ＦＥＴパッ
ケージ６０から吐出した流体は気泡と液体が入り交じっ
た二相流体となっているが、ＦＥＴパッケージ６０間の
凝縮部は液体へ相変化する。したがって、ＦＥＴパッケ
ージ６０間の距離が十分に長い距離である場合には気液
二相流の状態で流れた方が液体で流れるよりも圧力損失
が小さくなる。このように液体は循環する際に圧力損失
が小さくなる方向へと流れる。
【００１３】本実施例ではＦＥＴパッケージ６０を内蔵
するＦＥＴ増幅器１１は、図３に示すように管内圧力を
高くするため、ＦＥＴパッケージ６０とループヒートパ
イプ８０との結合箇所を少なくして、ＦＥＴパッケージ
６０の２箇所の部分でループヒートパイプ８０と結合さ
れている。また、流れの方向は凝縮した液体が移動する
と粘性による圧力損失が大きくなるために冷却部に接近
した発熱部方向へ液体が循環することより例えば図１
（Ａ）では反時計回りに液体が循環する。
するＦＥＴ増幅器１１は、図３に示すように管内圧力を
高くするため、ＦＥＴパッケージ６０とループヒートパ
イプ８０との結合箇所を少なくして、ＦＥＴパッケージ
６０の２箇所の部分でループヒートパイプ８０と結合さ
れている。また、流れの方向は凝縮した液体が移動する
と粘性による圧力損失が大きくなるために冷却部に接近
した発熱部方向へ液体が循環することより例えば図１
（Ａ）では反時計回りに液体が循環する。
【００１４】ＦＥＴ増幅器１１をループヒートパイプ８
０で冷却する際に図５に示すようなループヒートパイプ
８０の配置方法が考えられるが、シングルループの場合
には沸騰時の圧力を高く保つことが困難となり流体の循
環速度を向上させることが困難となるため、本実施例の
ようにＦＥＴ増幅器１１を複数個結合した場合と比較す
ると冷却効果が小さくなる。
０で冷却する際に図５に示すようなループヒートパイプ
８０の配置方法が考えられるが、シングルループの場合
には沸騰時の圧力を高く保つことが困難となり流体の循
環速度を向上させることが困難となるため、本実施例の
ようにＦＥＴ増幅器１１を複数個結合した場合と比較す
ると冷却効果が小さくなる。
【００１５】図６（Ａ），（Ｂ）は本実施例の効果を説
明する図である。本実施例では、図６（Ａ）からわかる
ように、ＦＥＴチップ５１で発生した熱をＦＥＴパッケ
ージ６０から埋め込みヒートパイプ４０の上まで直接輸
送でき、したがって、図６（Ｂ）に示した熱経路図中に
おける基板５４から中継器筺体１４までの経路を通らず
に熱抵抗Ｒf.h だけを経由すればよいことになるため、
ＦＥＴチップ５１から埋め込みヒートパイプ４０までの
熱抵抗を激減することができ、ＦＥＴ増幅器１１の高発
熱時においても温度制御が可能となる。
明する図である。本実施例では、図６（Ａ）からわかる
ように、ＦＥＴチップ５１で発生した熱をＦＥＴパッケ
ージ６０から埋め込みヒートパイプ４０の上まで直接輸
送でき、したがって、図６（Ｂ）に示した熱経路図中に
おける基板５４から中継器筺体１４までの経路を通らず
に熱抵抗Ｒf.h だけを経由すればよいことになるため、
ＦＥＴチップ５１から埋め込みヒートパイプ４０までの
熱抵抗を激減することができ、ＦＥＴ増幅器１１の高発
熱時においても温度制御が可能となる。
【００１６】本実施例は、ＦＥＴ増幅器１１で発生した
熱を効率良く中継器筺体１４や中継器搭載パネル３０ま
で輸送でき、ＦＥＴチップ５１から埋め込みヒートパイ
プ４０までの熱抵抗を減らすことができるため、出力の
大きなＦＥＴ増幅器１１が中継器１０に搭載可能とな
り、ループヒートパイプ８０の配置を変えることにより
埋め込みヒートパイプ４０の配置に柔軟性を持たせるこ
とができる。
熱を効率良く中継器筺体１４や中継器搭載パネル３０ま
で輸送でき、ＦＥＴチップ５１から埋め込みヒートパイ
プ４０までの熱抵抗を減らすことができるため、出力の
大きなＦＥＴ増幅器１１が中継器１０に搭載可能とな
り、ループヒートパイプ８０の配置を変えることにより
埋め込みヒートパイプ４０の配置に柔軟性を持たせるこ
とができる。
【００１７】なお、埋め込みヒートパイプ４０はなくて
も、ＦＥＴチップ５１で発生した熱を中継器筺体１４や
中継器搭載パネル３０まで効率良く輸送でき。
も、ＦＥＴチップ５１で発生した熱を中継器筺体１４や
中継器搭載パネル３０まで効率良く輸送でき。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、下記のよ
うな効果がある。 （１）請求項１の発明は、複数の半導体収納パッケージ
を内部に凝縮性の作動液が封入された１本の環状になっ
た細管状のループヒートパイプで結合し、作動液を半導
体収納パッケージ内の半導体素子に接触させることによ
り、半導体素子で発生した熱を基板を介さずに放熱部ま
で効率良く輸送し、除去できる。したがって、基板の切
削加工は不要で、構造的強度も大きくすることができ
る。 （２）請求項２の発明は、ループヒートパイプの一部分
を埋め込みヒートパイプに接触させることにより、半導
体素子からの熱をループヒートパイプを経由して埋め込
みヒートパイプへ効率良く輸送、排熱できるため、埋め
込みヒートパイプの配置に柔軟性を持たせることができ
る。
うな効果がある。 （１）請求項１の発明は、複数の半導体収納パッケージ
を内部に凝縮性の作動液が封入された１本の環状になっ
た細管状のループヒートパイプで結合し、作動液を半導
体収納パッケージ内の半導体素子に接触させることによ
り、半導体素子で発生した熱を基板を介さずに放熱部ま
で効率良く輸送し、除去できる。したがって、基板の切
削加工は不要で、構造的強度も大きくすることができ
る。 （２）請求項２の発明は、ループヒートパイプの一部分
を埋め込みヒートパイプに接触させることにより、半導
体素子からの熱をループヒートパイプを経由して埋め込
みヒートパイプへ効率良く輸送、排熱できるため、埋め
込みヒートパイプの配置に柔軟性を持たせることができ
る。
【図１】本発明の中継器への適用実施例で、４個のＦＥ
Ｔ増幅器１１にＦＥＴ増幅器リード線７０と並行になる
ようにループヒートパイプ８０を取り付けたヒートパイ
プ連結ＦＥＴを示す図である。
Ｔ増幅器１１にＦＥＴ増幅器リード線７０と並行になる
ようにループヒートパイプ８０を取り付けたヒートパイ
プ連結ＦＥＴを示す図である。
【図２】本発明の中継器への適用実施例で、４個のＦＥ
Ｔ増幅器１１にＦＥＴ増幅器リード線７０と直交するよ
うにループヒートパイプ８０を取り付けたヒートパイプ
連結ＦＥＴを示す図である。
Ｔ増幅器１１にＦＥＴ増幅器リード線７０と直交するよ
うにループヒートパイプ８０を取り付けたヒートパイプ
連結ＦＥＴを示す図である。
【図３】ヒートパイプ連結ＦＥＴにおけるループヒート
パイプ８０とＦＥＴ増幅器１１の結合例を示す斜視図で
ある。
パイプ８０とＦＥＴ増幅器１１の結合例を示す斜視図で
ある。
【図４】図４（Ａ）は図１（Ａ）〜（Ｄ）のヒートパイ
プ連結ＦＥＴにおけるＦＥＴ増幅器１１とループヒート
パイプ８０の結合部の拡大、一部破断面図、図４（Ｂ）
は図２（Ａ）〜（Ｄ）のヒートパイプ連結ＦＥＴにおけ
るＦＥＴ増幅器１１とループヒートパイプ８０の結合部
の拡大、一部破断面図である。
プ連結ＦＥＴにおけるＦＥＴ増幅器１１とループヒート
パイプ８０の結合部の拡大、一部破断面図、図４（Ｂ）
は図２（Ａ）〜（Ｄ）のヒートパイプ連結ＦＥＴにおけ
るＦＥＴ増幅器１１とループヒートパイプ８０の結合部
の拡大、一部破断面図である。
【図５】ＦＥＴパッケージ６０を個別に熱制御する場合
の図であって、ＦＥＴ増幅器１１を複数個連結した場合
と比較するための図である。
の図であって、ＦＥＴ増幅器１１を複数個連結した場合
と比較するための図である。
【図６】図６（Ａ）はＦＥＴチップ５１で発生した熱が
外部へ放出されるまでの経路を示す図、図６（Ｂ）は接
触熱抵抗を示す図である。
外部へ放出されるまでの経路を示す図、図６（Ｂ）は接
触熱抵抗を示す図である。
【図７】衛星に搭載された中継器の従来の配置を説明す
る図である。
る図である。
【図８】中継器１０内部において電気信号が入力されて
から出力されるまでの説明を行うための図である。
から出力されるまでの説明を行うための図である。
【図９】ＦＥＴパッケージ６０の内部構造を説明する図
である。
である。
【図１０】発熱箇所のＦＥＴチップ５１の構造を説明す
る図である。
る図である。
【図１１】図１１（Ａ）はＦＥＴチップ５１で発生した
熱が外部へ放出されるまでの経路を示す図、図１１
（Ｂ）は接触熱抵抗を示す図である。
熱が外部へ放出されるまでの経路を示す図、図１１
（Ｂ）は接触熱抵抗を示す図である。
１０ 中継器 １１ ＦＥＴ増幅器 １２ 整合回路 １３ ハイブリッド回路 １４ 中継器筺体 １５ リード線 ２１ 入力信号 ２２ 出力信号 ３０ 中継器搭載パネル ４０ 埋め込みヒートパイプ ５０ ＦＥＴ回路 ５１ ＦＥＴチップ ５２ ボンディング ５３ 電気回路 ５４ 基板 ５５ ＦＥＴパッケージ底 ６０ ＦＥＴパッケージ ７０ ＦＥＴ増幅器リード線 ８０ ループヒートパイプ ９０ 作動液 Ｒf,s ＦＥＴチップ５１と基板５４間の熱抵抗 Ｒs,p 基板５４とＦＥＴパッケージ底５５間の熱抵
抗 Ｒp,c ＦＥＴパッケージ底５５と中継器筺体１４間
の熱抵抗 Ｒc,h 中継器筺体１４と埋め込みヒートパイプ４０
間の熱抵抗 Ｒf,h ＦＥＴチップ５１と埋め込みヒートパイプ４
０間の熱抵抗
抗 Ｒp,c ＦＥＴパッケージ底５５と中継器筺体１４間
の熱抵抗 Ｒc,h 中継器筺体１４と埋め込みヒートパイプ４０
間の熱抵抗 Ｒf,h ＦＥＴチップ５１と埋め込みヒートパイプ４
０間の熱抵抗
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体を収納した複数の半導体収納パッ
ケージが１本の環状になった細管状のループヒートパイ
プによって連続的に結合され、該ループヒートパイプ内
には凝縮性の作動液が封入されて、該作動液が前記半導
体パッケージ内に収納されている半導体素子に接触し、
前記複数の半導体収納パッケージの配置が前記ループヒ
ートパイプに関して非対称であるヒートパイプ連結半導
体素子。 - 【請求項２】 前記ループヒートパイプが、前記半導体
収納パッケージを搭載しているパネルに埋め込まれてい
る埋め込みヒートパイプと接触している請求項１記載の
ヒートパイプ連結半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4212695A JPH0661389A (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | ヒートパイプ連結半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4212695A JPH0661389A (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | ヒートパイプ連結半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0661389A true JPH0661389A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=16626903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4212695A Pending JPH0661389A (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | ヒートパイプ連結半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0661389A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011027321A (ja) * | 2009-07-24 | 2011-02-10 | Fujitsu Ltd | ループ型ヒートパイプ、電子装置 |
-
1992
- 1992-08-10 JP JP4212695A patent/JPH0661389A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011027321A (ja) * | 2009-07-24 | 2011-02-10 | Fujitsu Ltd | ループ型ヒートパイプ、電子装置 |
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