JPH1197595A - Semiconductor cooling apparatus - Google Patents

Semiconductor cooling apparatus

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JPH1197595A
JPH1197595A JP25330097A JP25330097A JPH1197595A JP H1197595 A JPH1197595 A JP H1197595A JP 25330097 A JP25330097 A JP 25330097A JP 25330097 A JP25330097 A JP 25330097A JP H1197595 A JPH1197595 A JP H1197595A
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JP
Japan
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heat
receiving unit
cooling device
heat receiving
semiconductor
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JP25330097A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuya Umeda
克也 梅田
Takashi Hashimoto
隆 橋本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH1197595A publication Critical patent/JPH1197595A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for cooling plural semiconductor devices which is reduced in size and enhanced in cooling performance, by bonding each of plural radiator fins commonly to plural heat pipes, each of which is bonded to a corresponding each of plural heat receiving blocks. SOLUTION: In the heat radiator, semiconductor devices 1 and heat receiving blocks 2 of a heat pipe cooler are placed in line alternately to each other. The in-line stacked semiconductor devices 1 and the heat receiving blocks 2 are press-bunched with the spring force of two plate springs 4 each of which is placed at each end and each of which is insulated from the bunch with an insulating washer 3 at each end. Each heat-pipe 5 is bonded to a corresponding each of the heat receiving blocks 2 at its one end, and is bonded to plural heat-radiating fins 6 that are bonded commonly to all of the plural heat-pipes 5. An insulator 7 is provided to each heat pipe 5 between its heat receiving side and its heat radiating side to mutually insulate them from each other.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体冷却装置に関
する。
[0001] The present invention relates to a semiconductor cooling device.

【0002】[0002]

【従来の技術】鉄道車両の制御装置に使用される半導体
素子は、自身の発熱のために何等かの冷却装置を必要と
する。その冷却装置は、装置全体の外形寸法、半導体素
子の種類、発熱量などに応じて選定される。このような
冷却装置として、冷媒の沸騰凝縮作用を利用した、ヒー
トパイプ式冷却器が使用されることがある。
2. Description of the Related Art A semiconductor device used for a control device of a railway vehicle requires some cooling device due to its own heat generation. The cooling device is selected according to the external dimensions of the entire device, the type of semiconductor element, the amount of heat generated, and the like. As such a cooling device, a heat pipe type cooler utilizing the boiling and condensing action of a refrigerant may be used.

【0003】図11は、半導体冷却装置の構成図、図1
2は、ヒートパイプ式冷却器の構成図である。半導体冷
却装置は、半導体素子20とヒートパイプ式冷却器21
とを交互に複数配置し、両端部を絶縁座22によって絶
縁し、さらに板バネ23のバネ力によって各半導体素子
20とヒートパイプ式冷却器21とを圧接積層して構成
される。そして、半導体素子20の冷却を良好なものと
するため、1個の半導体素子20に対してその両側に受
熱部ブロック24を配して挟み込むようにしている。
FIG. 11 is a configuration diagram of a semiconductor cooling device, and FIG.
2 is a configuration diagram of a heat pipe type cooler. The semiconductor cooling device includes a semiconductor element 20 and a heat pipe type cooler 21.
Are alternately arranged, both ends are insulated by an insulating seat 22, and each semiconductor element 20 and the heat pipe cooler 21 are pressed and laminated by the spring force of a leaf spring 23. In order to improve the cooling of the semiconductor element 20, the heat receiving section blocks 24 are arranged on both sides of one semiconductor element 20 so as to be sandwiched therebetween.

【0004】複数本のヒートパイプ25は、熱伝導が良
好な受熱部ブロック24に一端が接合され、その他端に
は複数枚の放熱フィン26が取り付けられている。ま
た、受熱側と放熱側を絶縁する目的で、絶縁碍子27が
備えられている。
A plurality of heat pipes 25 have one end joined to a heat receiving section block 24 having good heat conduction, and a plurality of heat radiation fins 26 attached to the other end. Further, an insulator 27 is provided to insulate the heat receiving side and the heat radiating side.

【0005】このようなヒートパイプ式冷却器21は、
その冷却性能を高めるために、放熱フィン26の表面積
を大きくする必要がある。しかしその一方、鉄道車両と
いったスペースが限られた場所に設置するため、半導体
冷却装置全体の小形化は必須であり、このため極力受熱
部ブロック24の幅を小さくしなければならない。一般
に、放熱フィン26の冷却を自然対流により行う自冷式
では、受熱部ブロック24に比べて放熱フィン26のほ
うが幅が広くなるために、複数個の半導体素子20を圧
接して1つの半導体冷却装置を構成しようとすると、放
熱フィン26の幅によって半導体冷却装置の大きさが決
定される。このため、半導体素子20と受熱部ブロック
24との積層部には、放熱フィン26によって決定され
る長さと半導体冷却装置の長さを合わせるためのスペー
サ28を配置して積層するなどしている。
[0005] Such a heat pipe type cooler 21 comprises:
In order to enhance the cooling performance, it is necessary to increase the surface area of the radiation fin 26. However, on the other hand, since the semiconductor cooling device is installed in a place where space is limited, such as a railway vehicle, it is essential to reduce the size of the entire semiconductor cooling device. In general, in the self-cooling type in which the cooling of the radiating fins 26 is performed by natural convection, the radiating fins 26 are wider than the heat receiving unit block 24. When attempting to configure the device, the size of the semiconductor cooling device is determined by the width of the radiating fins 26. For this reason, a spacer 28 for adjusting the length determined by the radiation fins 26 to the length of the semiconductor cooling device is arranged and laminated on the laminated portion of the semiconductor element 20 and the heat receiving unit block 24.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の半導
体冷却装置では、放熱フィンの幅は、そのヒートパイプ
の受熱部ブロックの両面もしくは片面に圧接される半導
体素子の自己発熱量により決定される。
In such a conventional semiconductor cooling device, the width of the radiating fins is determined by the amount of self-heating of the semiconductor element pressed against both sides or one side of the heat receiving block of the heat pipe. .

【0007】鉄道車両の駆動制御装置に使用される半導
体素子は、鉄道車両の運転に応じて点弧・消弧を行うた
め、各々の半導体素子の発熱量は一定にはならない。ま
た半導体冷却装置の熱時定数が比較的小さいことから、
その発熱量の大きい領域で、冷却可能な放熱面積を有す
る半導体冷却装置が必要となる。したがって、複数個の
半導体素子の自己発熱量は各々同一ではない場合がある
が、一方ではヒートパイプ式冷却器を、構成上及び標準
化の観点から全て同一とすることが望ましく、ヒートパ
イプ式冷却器は一番受熱量の多いヒートパイプ式冷却器
で決定されるため、半導体素子冷却装置全体としては必
要最小寸法に構成することができなかった。
[0007] Since the semiconductor elements used in the drive control device of the railway vehicle perform ignition and extinction according to the operation of the railway vehicle, the heat value of each semiconductor element is not constant. Also, since the thermal time constant of the semiconductor cooling device is relatively small,
A semiconductor cooling device having a heat radiation area capable of cooling in a region where the heat generation is large is required. Therefore, the self-heating values of a plurality of semiconductor elements may not be the same, but on the other hand, it is desirable that the heat pipe type coolers are all the same from the viewpoint of configuration and standardization. Is determined by the heat pipe type cooler which receives the largest amount of heat, so that the semiconductor device cooling device as a whole could not be configured to the required minimum dimensions.

【0008】また、放熱フィンの幅によって決定される
半導体冷却装置の長さと、半導体素子と受熱部ブロック
との積層部の長さとの間に生じる寸法の差異を補うため
に、半導体素子積層部側に長さ調整用のスペーサを挿入
したり、受熱部ブロックの厚さを厚くしたりするが、こ
れは単に半導体冷却装置の長さを合わせるためだけのも
のであり、部品点数増・質量増につながる。更には受熱
部ブロックの厚さを単に厚くすることは、受熱部ブロッ
ク内の熱伝導による温度差を大きくし、冷却性能の低下
につながる場合もあり、小形・軽量化を阻害する要因で
あった。
In order to compensate for a dimensional difference between the length of the semiconductor cooling device determined by the width of the radiation fins and the length of the stacked portion of the semiconductor element and the heat receiving section block, the semiconductor device stacked portion side The length of the heat receiving unit block is increased by inserting a spacer for adjusting the length of the heat receiving part block, but this is only for adjusting the length of the semiconductor cooling device, and it increases the number of parts and mass. Connect. Furthermore, simply increasing the thickness of the heat receiving unit block increases the temperature difference due to heat conduction in the heat receiving unit block, which may lead to a decrease in cooling performance, which is a factor that hinders miniaturization and weight reduction. .

【0009】そこで、本発明は、上述した問題点を解決
するために成されたもので、複数個の半導体素子を冷却
する場合でも、複数枚の放熱フィンそれぞれを複数の受
熱部ブロック・ヒートパイプに共通に接合することによ
り、小形化・冷却性能の向上を図る半導体冷却装置を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when a plurality of semiconductor elements are cooled, a plurality of radiating fins are connected to a plurality of heat-receiving block heat pipes. It is an object of the present invention to provide a semiconductor cooling device which is reduced in size and improved in cooling performance by being jointed to a semiconductor cooling device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、請求項1に記載の発明は、複数の受熱部ブロッ
クと、これら複数の受熱部ブロックと複数の半導体素子
とを交互に積層する第1の手段と、一端が前記複数の受
熱部ブロックにそれぞれ挿着された複数本のヒートパイ
プと、前記複数の受熱部ブロックに挿着された複数本の
ヒートパイプそれぞれの他端に共通に取り付けられた複
数枚の放熱フィンとを有してなる。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a plurality of heat receiving unit blocks, and a plurality of the heat receiving unit blocks and a plurality of semiconductor elements are alternately stacked. A first means, a plurality of heat pipes each having one end inserted into the plurality of heat receiving unit blocks, and the other end of each of the plurality of heat pipes inserted into the plurality of heat receiving unit blocks. And a plurality of radiation fins attached to the fin.

【0011】請求項2に記載の発明は、複数の受熱部ブ
ロックと、これら複数の受熱部ブロックと複数の半導体
素子とを交互に積層する第1の手段と、この第1の手段
に併設され、前記複数の受熱部ブロックと複数の半導体
素子とを交互に積層する第2の手段と、一端が前記複数
の受熱部ブロックにそれぞれ挿着された複数本のヒート
パイプと、前記複数の受熱部ブロックに挿着された複数
本のヒートパイプそれぞれの他端に共通に取り付けられ
た複数枚の放熱フィンとを有してなる。
According to a second aspect of the present invention, a plurality of heat receiving unit blocks, a first means for alternately stacking the plurality of heat receiving unit blocks and a plurality of semiconductor elements, and a juxtaposition to the first means are provided. A second means for alternately stacking the plurality of heat receiving unit blocks and the plurality of semiconductor elements; a plurality of heat pipes each having one end inserted into the plurality of heat receiving unit blocks; It has a plurality of heat radiation fins commonly attached to the other end of each of the plurality of heat pipes inserted into the block.

【0012】請求項3に記載の発明は、請求項1または
請求項2に記載の発明において、前記複数枚の放熱フィ
ンは凹凸面を有することを特徴とする。請求項4に記載
の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の発
明において、前記複数枚の放熱フィンのうち、前記複数
の受熱部ブロック側の数枚の放熱フィンを、前記複数の
受熱部ブロックごとに分割したことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the plurality of radiating fins have an uneven surface. The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein, among the plurality of radiating fins, a plurality of radiating fins on the side of the plurality of heat receiving unit blocks are provided. It is characterized by being divided into a plurality of heat receiving unit blocks.

【0013】請求項5に記載の発明は、請求項1乃至請
求項3のいずれかに記載の発明において、前記第1また
は第2の手段による積層方向の略中央で、前記複数枚の
放熱フィンを分割し、前記複数の半導体素子の発熱量の
和が、前記略中央を挟んで同程度となるように、前記複
数の受熱部ブロックと前記複数の半導体素子を前記第1
または第2の手段により積層することを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the plurality of radiating fins are provided substantially at the center of the first or second means in the stacking direction. And dividing the plurality of heat receiving unit blocks and the plurality of semiconductor elements into the first semiconductor element so that the sum of the calorific values of the plurality of semiconductor elements is substantially the same across the substantially center.
Alternatively, lamination is performed by the second means.

【0014】請求項6に記載の発明は、請求項2に記載
の発明において、前記第1の手段により積層される複数
の半導体素子の発熱量の和が、前記第2の手段により積
層される複数の半導体素子の発熱量の和より大きくなる
ように、前記第1及び第2の手段により複数の半導体素
子を積層し、前記第2の手段を前記第1の手段の下方に
併設したことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the sum of the calorific values of the plurality of semiconductor elements stacked by the first means is stacked by the second means. A plurality of semiconductor elements are stacked by the first and second means so as to be larger than a sum of heat generation values of the plurality of semiconductor elements, and the second means is provided below the first means. Features.

【0015】請求項7に記載の発明は、請求項1乃至請
求項6のいずれかに記載の発明において、前記複数の受
熱部ブロックの前記半導体素子が積層される面に溝を備
えたことを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, a groove is provided on a surface of the plurality of heat receiving unit blocks on which the semiconductor elements are stacked. Features.

【0016】請求項8に記載の発明は、請求項1乃至請
求項7のいずれかに記載の発明において、前記複数本の
ヒートパイプは、一端を前記複数の受熱部ブロックにそ
れぞれ絶縁碍子を介して挿着し、前記放熱フィンが取り
付けられた他端と前記絶縁碍子との間をじゃばら形状に
形成したことを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the plurality of heat pipes each have one end connected to the plurality of heat receiving unit blocks via an insulator. And the insulator is formed in a bellows shape between the other end to which the radiation fin is attached and the insulator.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の
第1の実施の形態を示す半導体冷却装置の構成図、図2
は、図1の半導体冷却装置のうちヒートパイプ式冷却器
の構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a semiconductor cooling device according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 2 is a configuration diagram of a heat pipe type cooler in the semiconductor cooling device of FIG. 1.

【0018】半導体冷却装置は、半導体素子1とヒート
パイプ式冷却器の受熱部ブロック2とを交互に複数配置
し、両端部を絶縁座3によって絶縁し、さらに板バネ4
のバネ力によって各半導体素子1とヒートパイプ式冷却
器の受熱部ブロック2とを圧接積層して構成される。
In the semiconductor cooling device, a plurality of semiconductor elements 1 and a plurality of heat receiving section blocks 2 of a heat pipe type cooler are alternately arranged, both ends are insulated by an insulating seat 3, and a leaf spring 4 is provided.
Each semiconductor element 1 and the heat receiving section block 2 of the heat pipe type cooler are pressed and laminated by the spring force described above.

【0019】複数本のヒートパイプ5は、熱伝導が良好
な受熱部ブロック2に一端が接合され、その他端には複
数枚の放熱フィン6が複数本のヒートパイプ5に共通に
取り付けられている。また、受熱側と放熱側を絶縁する
目的で、絶縁碍子7が備えられている。
One end of each of the plurality of heat pipes 5 is joined to the heat receiving unit block 2 having good heat conduction, and a plurality of radiating fins 6 are commonly attached to the plurality of heat pipes 5 at the other end. . Further, an insulator 7 is provided to insulate the heat receiving side and the heat radiating side.

【0020】このように構成された半導体冷却装置は、
放熱フィン6側が受熱部ブロック2側に対して高い位置
になるように傾けて設置される。半導体素子1が通電し
て発熱すると、半導体素子1からの熱が受熱部ブロック
2に伝わり、ヒートパイプ5を介して共通化された放熱
フィン6に伝わり、自然対流を利用して大気に放散され
る。このように放熱フィン6を複数の受熱部ブロック
2、ヒートパイプ5に対して共通に取り付けているた
め、受熱量の少ないヒートパイプ5の周辺の放熱フィン
6が、受熱量の多いヒートパイプ5から伝達される熱量
の放熱に寄与することができるため、放熱フィン6の大
きさを総合的に小さくすることができる。また、放熱フ
ィン6の幅によって決定される半導体冷却装置の長さ
に、半導体素子1の積層部側の長さを合せるための余分
なスペーサが不要となるため、小形化が可能となり、高
性能な半導体冷却装置を提供することができる。また、
放熱フィンを分割していた従来装置では、隣り合う放熱
フィン同士が振動などで接触しないように間隔を取る必
要があったが、本実施の形態では放熱フィンを共通化し
ているため、その心配はなく、したがって放熱面積を多
く取ることができる。
The semiconductor cooling device configured as described above has
The heat radiation fins 6 are installed at an angle to the heat receiving unit block 2 so as to be higher than the heat receiving unit block 2. When the semiconductor element 1 is energized and generates heat, heat from the semiconductor element 1 is transmitted to the heat receiving unit block 2, transmitted to the common radiating fins 6 via the heat pipe 5, and radiated to the atmosphere using natural convection. You. Since the radiating fins 6 are commonly attached to the plurality of heat receiving unit blocks 2 and the heat pipes 5 as described above, the radiating fins 6 around the heat pipes 5 having a small amount of received heat are separated from the heat pipes 5 having a large amount of received heat. Since the amount of heat transmitted can contribute to heat radiation, the size of the heat radiation fins 6 can be reduced overall. In addition, since an extra spacer for adjusting the length of the semiconductor element 1 on the side of the laminated portion to the length of the semiconductor cooling device determined by the width of the radiation fins 6 is not required, the size can be reduced, and the high performance can be achieved. A semiconductor cooling device can be provided. Also,
In the conventional device in which the radiation fins were divided, it was necessary to keep an interval so that adjacent radiation fins did not come into contact with each other due to vibration, etc. Therefore, a large heat radiation area can be obtained.

【0021】図3は、本発明の第2の実施の形態を示す
半導体冷却装置の構成図である。なお本図は、第1の実
施の形態を横から見た図1(b)に対応する。本実施の
形態では、第1の実施の形態の半導体冷却装置を上下2
段に配置し、上下に配置された受熱部ブロック2a,2
bに挿入されているヒートパイプ5a,5bに対しても
共通に放熱フィン6を備えた構成である。このように構
成することにより、上下の半導体装置間においても第1
の実施の形態と同様の効果を得ることができ、小形・軽
量化の図れる半導体冷却装置を提供することができる。
FIG. 3 is a configuration diagram of a semiconductor cooling device according to a second embodiment of the present invention. This figure corresponds to FIG. 1B in which the first embodiment is viewed from the side. In this embodiment, the semiconductor cooling device of the first embodiment is
Heat receiving unit blocks 2a, 2 arranged in stages and arranged one above the other
The heat radiating fins 6 are provided in common for the heat pipes 5a and 5b inserted into the heat pipes 5a and 5b. With this configuration, the first semiconductor device can be used between the upper and lower semiconductor devices.
The same effects as those of the embodiment can be obtained, and a semiconductor cooling device that can be reduced in size and weight can be provided.

【0022】図4は、本発明の第3の実施の形態を示す
ヒートパイプ式冷却器の構成図である。なお本図は、図
2に対応する。本実施の形態では、放熱フィン6aを凹
凸を有する波形形状に構成したものである。なお、波形
形状に構成する放熱フィン6aは全てであっても一部で
あっても良い。このように構成することにより、第1の
実施の形態に比べて放熱フィン6aの放熱面積を冷却装
置の幅を大きくすることなく広げることができ、小形・
軽量化の図れる半導体冷却装置を提供することができ
る。さらに本実施の形態によれば、波形形状の放熱フィ
ン6aの可撓性により受熱部ブロック2の間隔を左右に
広げることが可能となり、製造時に半導体素子を隣り合
う受熱部ブロック2間に挿入組み込みすることも容易と
なる。
FIG. 4 is a block diagram of a heat pipe type cooler showing a third embodiment of the present invention. This figure corresponds to FIG. In the present embodiment, the radiation fin 6a is formed in a corrugated shape having irregularities. Note that the radiation fins 6a formed in a wave shape may be all or a part. With this configuration, the heat radiation area of the heat radiation fins 6a can be increased without increasing the width of the cooling device as compared with the first embodiment.
A semiconductor cooling device that can be reduced in weight can be provided. Further, according to the present embodiment, it is possible to widen the interval between the heat receiving unit blocks 2 to the right and left due to the flexibility of the wave-shaped radiating fins 6a, and to insert and incorporate the semiconductor element between the adjacent heat receiving unit blocks 2 during manufacturing. It is also easy to do.

【0023】図5は、本発明の第4の実施の形態を示す
ヒートパイプ式冷却器の構成図である。なお本図は、図
2に対応する。本実施の形態では、受熱部ブロック2に
近い側の数枚の放熱フィン6bを受熱部ブロック2ごと
に分割した構成としたものである。このように構成する
ことにより、第1の実施の形態と同様の効果を得ること
ができる上、放熱フィン6bとヒートパイプ5の接合に
よる受熱部ブロック2間の拘束が、分割された放熱フィ
ン6b近辺のヒートパイプ5の可撓性により受熱部ブロ
ック2の間隔を左右に広げることが可能となり、製造時
に半導体素子を隣り合う受熱部ブロック2間に挿入組み
込みすることも容易となる。
FIG. 5 is a configuration diagram of a heat pipe type cooler showing a fourth embodiment of the present invention. This figure corresponds to FIG. In the present embodiment, several radiation fins 6b on the side close to the heat receiving unit block 2 are divided for each heat receiving unit block 2. With this configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the restriction between the heat receiving portion block 2 due to the joining of the heat radiating fin 6b and the heat pipe 5 can be reduced. Due to the flexibility of the heat pipe 5 in the vicinity, the interval between the heat receiving unit blocks 2 can be widened to the left and right, and it becomes easy to insert and incorporate a semiconductor element between the adjacent heat receiving unit blocks 2 during manufacturing.

【0024】図6は、本発明の第5の実施の形態を示す
半導体冷却装置の構成図である。なお本図は、第1の実
施の形態を正面から見た図1(a)に対応する。本実施
の形態では、半導体冷却装置の軸方向の中央付近で放熱
フィン6c,6dを2分割した構成としたものである。
すなわち受熱部ブロック2cに挿入されるヒートパイプ
5cには放熱フィン5cが接合され、受熱部ブロック2
dに挿入されるヒートパイプ5dには放熱フィン5dが
接合され、受熱側と放熱側を絶縁する目的で、それぞれ
絶縁碍子7c,7dが備えられている。この際、半導体
素子1の発熱量の和が、2分割したヒートパイプ式冷却
器同士で同程度になるように半導体素子1を配置しても
良い。このように構成することにより、第1の実施の形
態と同様の効果を得ることができる上、放熱フィン6
c,6dの大きさが半分程度となり、製造しやすくハン
ドリングが容易となる。
FIG. 6 is a configuration diagram of a semiconductor cooling device according to a fifth embodiment of the present invention. This figure corresponds to FIG. 1A in which the first embodiment is viewed from the front. In the present embodiment, the radiation fins 6c and 6d are divided into two near the axial center of the semiconductor cooling device.
That is, the heat radiating fins 5c are joined to the heat pipe 5c inserted into the heat receiving unit block 2c,
Heat radiating fins 5d are joined to the heat pipe 5d inserted into the heat pipe 5d, and are provided with insulators 7c and 7d, respectively, for the purpose of insulating the heat receiving side and the heat radiating side. At this time, the semiconductor element 1 may be arranged so that the sum of the heat values of the semiconductor element 1 is substantially the same between the two divided heat pipe coolers. With this configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the radiation fins 6 can be obtained.
The sizes of c and 6d are reduced to about half, making it easy to manufacture and handling.

【0025】図7,図8は、本発明の第6の実施の形態
を示す半導体冷却装置の構成図で、図7はユニット側面
図、図8は図7のA−A斜視図である。本実施の形態で
は、鉄道車両の床下に搭載するために、複数のヒートパ
イプ式冷却器8a,8bと、その他の電気品9とをユニ
ット化した構成である。発熱量の大きい半導体素子1a
は受熱部ブロック2eと交互に複数配置し、両端部を絶
縁座3aによって絶縁し、さらに板バネ4aのバネ力に
よって各半導体素子1aとヒートパイプ式冷却器8aの
受熱部ブロック2eとを圧接積層して構成される。ま
た、発熱量の小さい半導体素子1bは受熱部ブロック2
fと交互に複数配置し、両端部を絶縁座3bによって絶
縁し、さらに板バネ4bのバネ力によって各半導体素子
1bとヒートパイプ式冷却器8bの受熱部ブロック2f
とを圧接積層して構成される。
FIGS. 7 and 8 are configuration diagrams of a semiconductor cooling apparatus showing a sixth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a side view of the unit, and FIG. 8 is an AA perspective view of FIG. The present embodiment has a configuration in which a plurality of heat pipe type coolers 8a and 8b and other electric components 9 are unitized to be mounted under the floor of a railway vehicle. Semiconductor element 1a generating a large amount of heat
Are alternately arranged with the heat receiving block 2e, both ends are insulated by the insulating seat 3a, and each semiconductor element 1a and the heat receiving block 2e of the heat pipe type cooler 8a are pressed and laminated by the spring force of the leaf spring 4a. It is composed. In addition, the semiconductor element 1 b having a small heat generation amount is connected to the heat receiving section block 2.
and the semiconductor element 1b and the heat receiving block 2f of the heat pipe cooler 8b are insulated at both ends by an insulating seat 3b, and furthermore, by the spring force of a leaf spring 4b.
Are laminated by pressure welding.

【0026】そして、発熱量の和が大きいヒートパイプ
式冷却器8aを上方に、発熱量の和が小さいヒートパイ
プ式冷却器8bを下方に配置している。このように構成
することにより、第1の実施の形態と同様の効果を得る
ことができる上、上方に配置されたヒートパイプ式冷却
器8aの放熱フィンの枚数を、下方に配置されたヒート
パイプ式冷却器8bの放熱フィンの枚数を多く取ること
ができ、発熱量が大きい半導体素子1aを冷却するヒー
トパイプ式冷却器8aの冷却効率の向上を図ることがで
きる。
Then, the heat pipe type cooler 8a having a large sum of heat generation is arranged above and the heat pipe type cooler 8b having a small sum of heat generation is arranged below. With this configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the number of radiating fins of the heat pipe type cooler 8a arranged at the upper part can be reduced by changing the number of heat fins arranged at the lower part. The number of radiating fins of the cooler 8b can be increased, and the cooling efficiency of the heat pipe cooler 8a for cooling the semiconductor element 1a generating a large amount of heat can be improved.

【0027】図9は、本発明の第7の実施の形態を示す
半導体冷却装置の受熱部ブロックの詳細構成図である。
本実施の形態では、受熱部ブロック2gの半導体素子の
圧接される面に受熱部ブロック2gの中心から端部まで
の範囲で1mm程度の幅・深さの溝10が形成されてい
る。このように構成することにより、第1の実施の形態
と同様の効果が得られると共に、積層する半導体素子に
半導体冷却装置の軸中心への位置合せ用のピンを取り付
け、そのピンの突部を受熱部ブロック2gに設けた溝1
0に合せてスライドさせることで、受熱部ブロック2g
を変位させることなく、容易に半導体素子を隣り合う受
熱部ブロック2g間に挿入組み込みすることができる。
また温度試験時に、この溝10に熱電対を挿入すること
で、半導体素子の温度上昇を測定することもできる。
FIG. 9 is a detailed block diagram of a heat receiving unit block of a semiconductor cooling device according to a seventh embodiment of the present invention.
In the present embodiment, a groove 10 having a width and a depth of about 1 mm is formed on the surface of the heat receiving unit block 2g to be pressed against the semiconductor element, from the center to the end of the heat receiving unit block 2g. With this configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and a pin for positioning the semiconductor cooling device with respect to the center of the axis of the semiconductor cooling device is attached to the semiconductor element to be stacked. Groove 1 provided in heat receiving block 2g
By sliding to 0, heat receiving block 2g
Can be easily inserted and incorporated between the adjacent heat receiving unit blocks 2g without displacing the semiconductor element.
By inserting a thermocouple into the groove 10 during a temperature test, the temperature rise of the semiconductor element can be measured.

【0028】図10は、本発明の第8の実施の形態を示
すヒートパイプ式冷却器の要部構成図で、図2の要部に
対応する。本実施の形態では、ヒートパイプ5eを放熱
フィン6と絶縁碍子7との間において、可撓性を有する
じゃばら形状としている。このように構成することによ
り、第1の実施の形態と同様の効果が得られると共に、
ヒートパイプ5eのじゃばら形状部分の可撓性により、
隣り合う受熱部ブロック2を左右に広げることが可能と
なり、容易に半導体素子を挿入組み込みすることができ
る。
FIG. 10 is a configuration diagram of a main part of a heat pipe type cooler according to an eighth embodiment of the present invention, and corresponds to the main part of FIG. In the present embodiment, the heat pipe 5e is formed in a flexible bell-like shape between the radiating fin 6 and the insulator 7. With this configuration, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and
Due to the flexibility of the bellows-shaped part of the heat pipe 5e,
Adjacent heat receiving unit blocks 2 can be expanded right and left, and a semiconductor element can be easily inserted and incorporated.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数個の半導体素子を冷却する場合でも、複数枚の放熱フ
ィンそれぞれを複数の受熱部ブロック・ヒートパイプに
共通に接合することにより、小形化・冷却性能の向上を
図る半導体冷却装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, even when a plurality of semiconductor elements are cooled, a plurality of heat radiation fins are jointly connected to a plurality of heat receiving unit blocks and heat pipes. It is possible to provide a semiconductor cooling device that achieves miniaturization and improved cooling performance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す半導体冷却装
置の構成図で、(a)は正面図、(b)は側面図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram of a semiconductor cooling device according to a first embodiment of the present invention, in which (a) is a front view and (b) is a side view.

【図2】図1のヒートパイプ式冷却器の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of the heat pipe type cooler of FIG.

【図3】本発明の第2の実施の形態を示す半導体冷却装
置の側面図である。
FIG. 3 is a side view of a semiconductor cooling device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施の形態を示すヒートパイプ
式冷却器の構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a heat pipe type cooler showing a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施の形態を示すヒートパイプ
式冷却器の構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a heat pipe type cooler showing a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5の実施の形態を示す半導体冷却装
置の正面図である。
FIG. 6 is a front view of a semiconductor cooling device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第6の実施の形態を示す半導体冷却装
置のユニット側面図である。
FIG. 7 is a unit side view of a semiconductor cooling device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】図7のA−A斜視図である。8 is an AA perspective view of FIG. 7;

【図9】本発明の第7の実施の形態を示す半導体冷却装
置の受熱部ブロックの詳細構成図である。
FIG. 9 is a detailed configuration diagram of a heat receiving unit block of a semiconductor cooling device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第8の実施の形態を示すヒートパイ
プ式冷却器の要部構成図である。
FIG. 10 is a main part configuration diagram of a heat pipe type cooler showing an eighth embodiment of the present invention.

【図11】従来の半導体冷却装置の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional semiconductor cooling device.

【図12】従来のヒートパイプ式冷却器の構成図であ
る。
FIG. 12 is a configuration diagram of a conventional heat pipe type cooler.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1a,1b…半導体素子 2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g…受熱
部ブロック 3,3a,3b…絶縁座 4,4a,4b…板バネ 5,5a,5b,5c,5d,5e…ヒートパイプ 6,6a,6b,6c,6d…放熱フィン 7,7a,7b,7c,7d…絶縁碍子 8a,8b…ヒートパイプ式冷却器 9…電気品 10…溝
1, 1a, 1b: semiconductor element 2, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g: heat receiving unit block 3, 3a, 3b: insulating seat 4, 4a, 4b: leaf spring 5, 5a, 5b, 5c , 5d, 5e: Heat pipes 6, 6a, 6b, 6c, 6d: Heat radiating fins 7, 7a, 7b, 7c, 7d: Insulators 8a, 8b: Heat pipe type cooler 9: Electric components 10: Grooves

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の受熱部ブロックと、これら複数の
受熱部ブロックと複数の半導体素子とを交互に積層する
第1の手段と、 一端が前記複数の受熱部ブロックにそれぞれ挿着された
複数本のヒートパイプと、 前記複数の受熱部ブロックに挿着された複数本のヒート
パイプそれぞれの他端に共通に取り付けられた複数枚の
放熱フィンとを有する半導体冷却装置。
1. A plurality of heat receiving unit blocks, a first means for alternately stacking the plurality of heat receiving unit blocks and a plurality of semiconductor elements, and a plurality of ends each having one end inserted into each of the plurality of heat receiving unit blocks. A semiconductor cooling device comprising: a plurality of heat pipes; and a plurality of radiation fins commonly attached to the other ends of the plurality of heat pipes inserted into the plurality of heat receiving unit blocks.
【請求項2】 複数の受熱部ブロックと、 これら複数の受熱部ブロックと複数の半導体素子とを交
互に積層する第1の手段と、 この第1の手段に併設され、前記複数の受熱部ブロック
と複数の半導体素子とを交互に積層する第2の手段と、 一端が前記複数の受熱部ブロックにそれぞれ挿着された
複数本のヒートパイプと、 前記複数の受熱部ブロックに挿着された複数本のヒート
パイプそれぞれの他端に共通に取り付けられた複数枚の
放熱フィンとを有する半導体冷却装置。
2. A plurality of heat receiving unit blocks; first means for alternately stacking the plurality of heat receiving unit blocks and a plurality of semiconductor elements; and a plurality of heat receiving unit blocks provided in parallel with the first means. A second means for alternately stacking a plurality of semiconductor elements and a plurality of semiconductor elements; a plurality of heat pipes each having one end inserted into the plurality of heat receiving unit blocks; and a plurality of heat pipes inserted into the plurality of heat receiving unit blocks. A semiconductor cooling device having a plurality of heat radiation fins commonly attached to the other end of each of the heat pipes.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の半導体
冷却装置において、 前記複数枚の放熱フィンは凹凸面を有することを特徴と
する半導体冷却装置。
3. The semiconductor cooling device according to claim 1, wherein the plurality of heat radiation fins have an uneven surface.
【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
の半導体冷却装置において、 前記複数枚の放熱フィンのうち、前記複数の受熱部ブロ
ック側の数枚の放熱フィンを、前記複数の受熱部ブロッ
クごとに分割したことを特徴とする半導体冷却装置。
4. The semiconductor cooling device according to claim 1, wherein, of the plurality of radiating fins, a plurality of radiating fins on the side of the plurality of heat receiving unit blocks are connected to the plurality of radiating fins. A semiconductor cooling device characterized by being divided for each heat receiving unit block.
【請求項5】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載
の半導体冷却装置において、 前記第1または第2の手段による積層方向の略中央で、
前記複数枚の放熱フィンを分割し、前記複数の半導体素
子の発熱量の和が、前記略中央を挟んで同程度となるよ
うに、前記複数の受熱部ブロックと前記複数の半導体素
子を前記第1または第2の手段により積層することを特
徴とする半導体冷却装置。
5. The semiconductor cooling device according to claim 1, wherein at a substantially center in a stacking direction by said first or second means,
The plurality of radiation fins are divided, and the plurality of heat receiving unit blocks and the plurality of semiconductor elements are divided into a plurality of pieces so that the sum of the heat values of the plurality of semiconductor elements is substantially the same across the substantially center. A semiconductor cooling device, wherein the semiconductor cooling device is stacked by the first or second means.
【請求項6】 請求項2に記載の半導体冷却装置におい
て、 前記第1の手段により積層される複数の半導体素子の発
熱量の和が、前記第2の手段により積層される複数の半
導体素子の発熱量の和より大きくなるように、前記第1
及び第2の手段により複数の半導体素子を積層し、前記
第2の手段を前記第1の手段の下方に併設したことを特
徴とする半導体冷却装置。
6. The semiconductor cooling device according to claim 2, wherein the sum of the calorific values of the plurality of semiconductor elements stacked by the first means is equal to the sum of the plurality of semiconductor elements stacked by the second means. The first heat generation amount is set to be larger than the sum of the heat values.
And a semiconductor cooling device, wherein a plurality of semiconductor elements are stacked by the second means, and the second means is arranged below the first means.
【請求項7】 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載
の半導体冷却装置において、前記複数の受熱部ブロック
の前記半導体素子が積層される面に溝を備えたことを特
徴とする半導体冷却装置。
7. The semiconductor cooling device according to claim 1, wherein a groove is provided on a surface of the plurality of heat receiving unit blocks on which the semiconductor elements are stacked. apparatus.
【請求項8】 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載
の半導体冷却装置において、前記複数本のヒートパイプ
は、一端を前記複数の受熱部ブロックにそれぞれ絶縁碍
子を介して挿着し、前記放熱フィンが取り付けられた他
端と前記絶縁碍子との間をじゃばら形状に形成したこと
を特徴とする半導体冷却装置。
8. The semiconductor cooling device according to claim 1, wherein one end of each of the plurality of heat pipes is inserted into each of the plurality of heat receiving unit blocks via an insulator. A semiconductor cooling device, wherein a space between the other end to which the heat radiation fin is attached and the insulator is formed in a bellows shape.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002195772A (en) * 2000-12-25 2002-07-10 Furukawa Electric Co Ltd:The Radiation fin
DE102014103481A1 (en) * 2014-03-14 2015-03-12 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Power semiconductor device

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