JPH0742144U - 半導体素子冷却用ヒートシンク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外形寸法を変更することなく放熱効果の大き
い半導体素子冷却用ヒートシンクを提供せんとするもの
である。 【構成】 冷媒流路３用の凹部に前記隔壁４０が設けら
れて連通する２つの反転冷媒流路３ａ、３ｂの形成され
た容器本体２ａと、その開放部を覆い、該容器本体２ａ
にロウ付けされた蓋体２ｂとから容器２が構成され、こ
の容器本体２ａ内の冷媒流路３ａ、３ｂ中に円柱状の突
起６０が多数形成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、半導体素子冷却用のヒートシンクに関する。

【０００２】

【従来の技術】

トランジスタやサイリスタ等の半導体素子は使用中に温度が上昇すると、その 性能が格段に落ち、ひどい場合にはシステムが暴走したりする。そのため図４に 示されるようなヒートシンク１が使用されるようになった。このヒートシンク１ の容器２自身は熱伝導良好な金属製ブロック等で構成され、また容器２内部には 、入側パイプ３０ａ及び出側パイプ３０ｂを介して外部冷却系に連通する冷媒流 路３が設けられると共に、該容器２外面には半導体素子に接触する接触面２０が 形成されている。そして図５及び図６に示すように、この接触面２０に半導体素 子７ａ、７ｂを接触させ、前記冷媒流路３中に冷却液等の冷媒を流すことで、こ れらの半導体素子７ａ、７ｂを冷却する。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

以上のような構成を有するヒートシンク１は、冷媒流路３内面が滑らかに仕上 げられ、冷媒の流れをスムーズにしている。しかし何の抵抗もなくスムーズに冷 媒が流れると、冷却効率がかえって低下することになる。また外形寸法を変更す ることなく流路内表面積を増加させるため、通常容器内部に１乃至複数の隔壁を 設けて冷媒の流れ方向を変えた冷媒流路を形成する等の工夫もなされているが、 該隔壁の形成にも限度があり、従って流路内表面積の増加にも自ずと限界がある 。

【０００４】 本考案は以上のような問題に鑑み創案されたものであり、外形寸法を変更する ことなく放熱効果の大きい半導体素子冷却用ヒートシンクを提供せんとするもの である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

そのため本考案の半導体素子冷却用ヒートシンクは、容器内部の冷媒流路中に 多数の突起を設けたことを基本的特徴としている。

【０００６】 上記構成では、容器内部に１乃至複数の隔壁を設けることで冷媒の流れ方向を 変えた冷媒流路を形成することももちろん可能であるが、該冷媒流路中に設けら れる突起は、冷媒の流れ向きの変わる流路カーブ外側を中心に設置すると良い。

【０００７】

【作用】

冷媒流路中に多数の突起を設けたことで、まず流路内表面積が増加すると共に 、該突起との衝突により冷媒の流れに乱流が発生して、流路内表面が絶えず新し い冷媒と接触することになるため、容器と冷媒との熱伝達率が向上することにな る。

【０００８】 更に隔壁の設置で冷媒の流れ方向を変えた冷媒流路を形成した場合、該冷媒流 路中に設けられる突起につき、冷媒の流れ向きの変わる流路カーブ外側を中心に 設置する構成とするのは、蛇行した川の流れでカーブした外側の流れの部分が一 番速い流れとなると同じように、該流路カーブ外側の流速が一番速く、そこを中 心に上記突起を設けることで乱流の発生が著しくなり、且つ熱奪取効率も高くな るからである。

【０００９】

【実施例】

図１は本考案の構成の１実施例を示しており、そのうち同図（ａ）はヒートシ ンク１の断面図、また同図（ｂ）はその側断面図である。

【００１０】 図中２はヒートシンク１の金属製容器、３は冷媒流路であり、３０ａと３０ｂ はそれに連通して外部冷却系に繋がる入側パイプと出側パイプ、４０は容器２内 に設けられた隔壁であり、これにより冷媒の流れ向きが変わる反転冷媒流路３ａ 、３ｂを形成しており、５は容器２のロウ付け部分である。

【００１１】 前記容器２は、図１（ｂ）に示すように、冷媒流路３用の凹部に前記隔壁４０ が設けられて連通する２つの反転冷媒流路３ａ、３ｂの形成された容器本体２ａ と、その開放部を覆い、該容器本体２ａにロウ付けされた蓋体２ｂとからなる。 そして本実施例ではこの容器本体２ａ内の冷媒流路３ａ、３ｂ中に円柱状の突起 ６０が多数形成されている。

【００１２】 上記本実施例の構成では、まず外部冷却系から冷却液を入側パイプ３０ａを介 して注入すると、冷却液が冷媒流路３ａ中を流れ、その間に突起６０に繰り返し 衝突する。また隔壁４０の途切れた流路カーブで反転して冷媒流路３ｂ中を流れ る。そして該冷媒流路３ｂを流れる間に同様に突起６０に繰り返し衝突する。最 後に出側パイプ３０ｂより外部冷却系に排出される。以上の経路で冷却液が突起 ６０に衝突する度に乱流が発生するため、冷媒流路３内の各部が絶えず新しい冷 却液と接触することになる。

【００１３】 図２（ａ）（ｂ）は、本考案の第２実施例構成を示す断面図及び側断面図であ る。蓋体２ｂ内面に３つの隔壁４１乃至４３が立設され、これらにより容器本体 ２ａ内に４つの冷媒流路３ａ乃至３ｄが形成されている。同様に蓋体２ｂ内面に 角柱状の突起６１が多数設けられ、前記冷媒流路３ａ乃至３ｄ中に突出している 。その他の構成は前実施例と同じであるので、その詳細は省略する。

【００１４】 図３は、容器内部に隔壁４４を設け反転冷媒流路３ａ、３ｂを形成した構成の 場合に適用される第２考案の実施例構成を示す断面図である。この構成では、冷 却液の流れが反転する流路カーブ外側を中心に突起６２が設置されている。この 流路カーブでは、その外側部分の流速が、内側部分及び流路直線部分を含めて一 番速くなっており、従ってこの部分を中心に突起６２を設けたことで、乱流の発 生が著しくなる。

【００１５】

【考案の効果】 以上詳述した本考案に係るヒートシンク構成によれば、それ自身の小型軽量化 を達成しつつ、放熱効果の大きいものが得られることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の１実施例構成を示す断面図である。

【図２】本考案に係る第２実施例構成を示す断面図であ
る。

【図３】第２考案に係る１実施例構成を示す断面図であ
る。

【図４】従来のヒートシンク構成を示す正面図である。

【図５】ヒートシンクの接触面を半導体素子に接触せし
めた状態を示す斜視図である。

【図６】同じくヒートシンクの接触面を半導体素子に接
触せしめた状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ ヒートシンク ２ 容器 ２ａ 容器本体 ２ｂ 蓋体 ３、３ａ、３ｂ 冷媒流路 ４０〜４４ 隔壁 ５ ロウ付け部分 ６０〜６２ 突起

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内の冷媒流路中に多数の突起を設け
   たことを特徴とする半導体素子冷却用ヒートシンク。
2. 【請求項２】 容器内部に１乃至複数の隔壁を設けて冷
   媒の流れ方向を変えた冷媒流路を形成し、冷媒の流れ向
   きの変わる流路カーブ外側を中心に多数の突起を設けた
   ことを特徴とする半導体素子冷却用ヒートシンク。