JPS61108155A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS61108155A JPS61108155A JP22957584A JP22957584A JPS61108155A JP S61108155 A JPS61108155 A JP S61108155A JP 22957584 A JP22957584 A JP 22957584A JP 22957584 A JP22957584 A JP 22957584A JP S61108155 A JPS61108155 A JP S61108155A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fins
- heat transfer
- pipe
- semiconductor element
- cooling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/467—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing gases, e.g. air
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- 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〕
この発明は半導体素子をヒートパイプ冷却器によって冷
却する半導体装置に関する。
却する半導体装置に関する。
第３図は例えば実開昭５６−５８８６６号公報に示され
た従来の半導体装置の正面図であシ、図に訃いて、１は
４つの半導体装置を１組のプロジクとして組付けられた
半導体スタックで、これらの袂数組がケース内に設置さ
れる。２は４つの冷却器で、これらはそれぞれ冷媒を内
部に封入した伝熱ブロック３と、この伝熱ブロック３に
一端が連通しかつ外周に多数のフィン４を有するパイプ
５とから構成されている。上記各伝熱ブロック３間には
、冷却すべき電力消費の大きい平型の半導体素子６が挾
み込まれている。最外部の伝熱ブロック３には緊締部材
７が取り付けられ、」二記半導体宋子６と伝熱ブロック
３との圧接保持を確実にするとともに、半導体素子６の
伝熱ブロック３への熱伝導効率を高めるようになってい
る。
た従来の半導体装置の正面図であシ、図に訃いて、１は
４つの半導体装置を１組のプロジクとして組付けられた
半導体スタックで、これらの袂数組がケース内に設置さ
れる。２は４つの冷却器で、これらはそれぞれ冷媒を内
部に封入した伝熱ブロック３と、この伝熱ブロック３に
一端が連通しかつ外周に多数のフィン４を有するパイプ
５とから構成されている。上記各伝熱ブロック３間には
、冷却すべき電力消費の大きい平型の半導体素子６が挾
み込まれている。最外部の伝熱ブロック３には緊締部材
７が取り付けられ、」二記半導体宋子６と伝熱ブロック
３との圧接保持を確実にするとともに、半導体素子６の
伝熱ブロック３への熱伝導効率を高めるようになってい
る。
第４図は４組の半導体スタック１をケーメ８内に設置Ｗ
シた半導体装置を示す側面断面図で、各組の半導体スタ
ック１はケース８内の遮風板９に上下方向に取シ付けら
れている。この遮風板９の上記各フィン４に対向する部
位には、通風口１０がぞれぞれ穿設されている。ケース
８内は遮風板９によって２室１１．１２に隔成され、室
１１に半導体スタック１が室１２に半導体素子６に接続
されるダイオード、コンデンサ、ＩＣ部品などを含む付
属部品１３が各半導体スタック１ごとに設けられている
。１４は各半導体スタック１０半導体素子６を連結する
導体で、遮風板９に対して絶縁されている。１５は吸気
孔、１６は排気孔で、排気孔１６部には冷却ファン１７
が設けられている。
シた半導体装置を示す側面断面図で、各組の半導体スタ
ック１はケース８内の遮風板９に上下方向に取シ付けら
れている。この遮風板９の上記各フィン４に対向する部
位には、通風口１０がぞれぞれ穿設されている。ケース
８内は遮風板９によって２室１１．１２に隔成され、室
１１に半導体スタック１が室１２に半導体素子６に接続
されるダイオード、コンデンサ、ＩＣ部品などを含む付
属部品１３が各半導体スタック１ごとに設けられている
。１４は各半導体スタック１０半導体素子６を連結する
導体で、遮風板９に対して絶縁されている。１５は吸気
孔、１６は排気孔で、排気孔１６部には冷却ファン１７
が設けられている。
次に、動作について説明する。伝熱ブロック３に封入さ
れている冷媒は半導体素子６に発生した熱を受けて沸騰
し、液体から気相化した蒸気流Ｓとなるが、このときの
気化潜熱によってその半導体素子６の熱を奪い、これを
冷却する。この蒸気流Ｓはパイプ５内を上昇し、フィン
４に接触する冷却風とで熱交換を行い、従って蒸気は凝
縮されて液化し、凝縮液Ｒとなって下部へ滴下して伝熱
ブロック３内に戻シ、再び半導体素子６の熱との熱交換
に寄与する。凝縮液Ｒの伝熱ブロック３内への還元は重
力による自然還流によるものであシ、従って、冷却器の
伝熱ブロック３（沸騰部）はフィン４部のパイプ５（凝
縮部）の下部に配置されている。
れている冷媒は半導体素子６に発生した熱を受けて沸騰
し、液体から気相化した蒸気流Ｓとなるが、このときの
気化潜熱によってその半導体素子６の熱を奪い、これを
冷却する。この蒸気流Ｓはパイプ５内を上昇し、フィン
４に接触する冷却風とで熱交換を行い、従って蒸気は凝
縮されて液化し、凝縮液Ｒとなって下部へ滴下して伝熱
ブロック３内に戻シ、再び半導体素子６の熱との熱交換
に寄与する。凝縮液Ｒの伝熱ブロック３内への還元は重
力による自然還流によるものであシ、従って、冷却器の
伝熱ブロック３（沸騰部）はフィン４部のパイプ５（凝
縮部）の下部に配置されている。
一方、吸気孔１５から吸入される冷却風は室１１内に入
って、各通風口１０に分流する。この分流の際に各フィ
ン４を冷却し、室１２に入った後、各付属部品１３に接
触しながら排気孔１６に導びかれ、冷却ファン１７によ
ってケース８上部から大気に放出される。この冷却風の
流れを矢印Ａで示しである〇 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の半導体装置は以上のように構成されているので、
冷却風が各フィン４に接触した後付属部品１３にも接触
する０ところが、この種装置が設置される環境は腐蝕性
ガス、水蒸気あるいは鉄粉、粉塵が存し、このような成
分を含んだ冷却風が半導体素子６や付属部品１３を汚損
して、これらを腐蝕、絶縁劣化させ、寿命短縮の弊害を
招き、信頼性低下の原因になるなどの問題点があった。
って、各通風口１０に分流する。この分流の際に各フィ
ン４を冷却し、室１２に入った後、各付属部品１３に接
触しながら排気孔１６に導びかれ、冷却ファン１７によ
ってケース８上部から大気に放出される。この冷却風の
流れを矢印Ａで示しである〇 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の半導体装置は以上のように構成されているので、
冷却風が各フィン４に接触した後付属部品１３にも接触
する０ところが、この種装置が設置される環境は腐蝕性
ガス、水蒸気あるいは鉄粉、粉塵が存し、このような成
分を含んだ冷却風が半導体素子６や付属部品１３を汚損
して、これらを腐蝕、絶縁劣化させ、寿命短縮の弊害を
招き、信頼性低下の原因になるなどの問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、半導体素子やこれの付属部品の冷却風による
汚損が防止できるとともに、フィンの冷却をより効率化
できる半導体装置を得ることを目的とする。
たもので、半導体素子やこれの付属部品の冷却風による
汚損が防止できるとともに、フィンの冷却をより効率化
できる半導体装置を得ることを目的とする。
この発明にかかる半導体装置は、冷却器の伝熱ブロック
とフィンとの間に遮風板を設け、フィン部のみに強制通
風させる通風路を設けたものである。
とフィンとの間に遮風板を設け、フィン部のみに強制通
風させる通風路を設けたものである。
この発明における半導体装置は、遮風板が半導体素子お
よび付属部品をフィン部から隔離し、大気である冷却風
に含まれる有害成分が半導体装置および付属部品に接触
するのを防止するとともに、吸気孔からの冷却風を必要
かつ十分にフィンのみに接触させて、冷却効率を高める
ように作用する０〔実施例〕 以下、この発明の実施例を図について説明する。
よび付属部品をフィン部から隔離し、大気である冷却風
に含まれる有害成分が半導体装置および付属部品に接触
するのを防止するとともに、吸気孔からの冷却風を必要
かつ十分にフィンのみに接触させて、冷却効率を高める
ように作用する０〔実施例〕 以下、この発明の実施例を図について説明する。
第１図および第２図において、２１は４つの半導体装置
を縦方向に組付けて１組のブロックとした半導体スタッ
ク、これらの４組のブロックがケース２２内を２室２３
．２４に支切る遮風板２５に取ジ付けられている。半導
体装置を構成する冷却器２の伝熱ブロック３と平型半導
体素子６とは上下方向に交互に積み重ねられ、とれらが
既述したと同様の緊締部材により圧接保持されている。
を縦方向に組付けて１組のブロックとした半導体スタッ
ク、これらの４組のブロックがケース２２内を２室２３
．２４に支切る遮風板２５に取ジ付けられている。半導
体装置を構成する冷却器２の伝熱ブロック３と平型半導
体素子６とは上下方向に交互に積み重ねられ、とれらが
既述したと同様の緊締部材により圧接保持されている。
伝熱ブロック３には冷媒が封入されておシ、これが水平
に配置されるとともに、この伝熱ブロック３に連通する
パイプ５ａはその取付基部付近から先端に向って上方に
真直ぐまたはわん曲するように傾斜し、その傾斜するパ
イプ５ａの外周に多数のフィン４が設けられている。
に配置されるとともに、この伝熱ブロック３に連通する
パイプ５ａはその取付基部付近から先端に向って上方に
真直ぐまたはわん曲するように傾斜し、その傾斜するパ
イプ５ａの外周に多数のフィン４が設けられている。
上記遮風板２５には上記パイプ５ａの取付基部付近が貫
通し、との遮風板２５が伝熱ブロック３側とフィン４側
とを空気の流通を遮断するように作用する。才だ、室２
４側のケース２２には吸気孔１５、排気孔１６および冷
却ファン１７が設けられている。なお、吸気孔１５、排
気孔１６の形状や大きさは任意に選定できる。壕だ、室
２３には自然の大気の流れを許容する程度の通気孔を設
け、必ずしも密閉する必要はない。
通し、との遮風板２５が伝熱ブロック３側とフィン４側
とを空気の流通を遮断するように作用する。才だ、室２
４側のケース２２には吸気孔１５、排気孔１６および冷
却ファン１７が設けられている。なお、吸気孔１５、排
気孔１６の形状や大きさは任意に選定できる。壕だ、室
２３には自然の大気の流れを許容する程度の通気孔を設
け、必ずしも密閉する必要はない。
次に、動作について説明する。
半導体装置が運転に入ると、半導体素子６は発熱１−１
この発生熱により冷却器２の伝熱ブロック３内の冷媒が
沸騰して気相化し、蒸気流となって傾斜する各パイプ５
ａ内を上昇し、上部で冷却風による冷却作用を受けて凝
縮液化され、傾斜するパイプ５ａ内を下降する。この場
合、凝縮部であるパイプ５ａのフィン４取付部が沸騰部
である伝熱ブロック３より上部にあるため、凝縮液の伝
熱ブロック３への還流は重力によって支障なく行われる
。
この発生熱により冷却器２の伝熱ブロック３内の冷媒が
沸騰して気相化し、蒸気流となって傾斜する各パイプ５
ａ内を上昇し、上部で冷却風による冷却作用を受けて凝
縮液化され、傾斜するパイプ５ａ内を下降する。この場
合、凝縮部であるパイプ５ａのフィン４取付部が沸騰部
である伝熱ブロック３より上部にあるため、凝縮液の伝
熱ブロック３への還流は重力によって支障なく行われる
。
一方、大気はケース２２背面の吸気孔１５から室２４内
に導入され、各フィン４の下にあるものから−Ｆにある
ものに順次接触しながら室２４内を上列し、排気孔１６
から冷却ファン１７によって大気に放出される。こうし
て、冷却ファン１７によって作られる冷却風を各フィン
４のみに接触させ、冷却風の有効利用による冷却効率の
向上と、半導体素子６および付属部品１３の汚損を防市
する。
に導入され、各フィン４の下にあるものから−Ｆにある
ものに順次接触しながら室２４内を上列し、排気孔１６
から冷却ファン１７によって大気に放出される。こうし
て、冷却ファン１７によって作られる冷却風を各フィン
４のみに接触させ、冷却風の有効利用による冷却効率の
向上と、半導体素子６および付属部品１３の汚損を防市
する。
なお、上記実施例では、パイプ５ａが伝熱ブロック３に
対して一本取り付けたものを並設したものについて述べ
たが、パイプ５ａを伝熱ブロック３に対して２本以上設
けてもよい。さらに、パイプ５ａとフィン４の形状が図
示以外のフィンチューブやコルゲートなどのタイプのも
のであっても、伝熱ブロック３に対しこれらを傾斜配置
することもできる。
対して一本取り付けたものを並設したものについて述べ
たが、パイプ５ａを伝熱ブロック３に対して２本以上設
けてもよい。さらに、パイプ５ａとフィン４の形状が図
示以外のフィンチューブやコルゲートなどのタイプのも
のであっても、伝熱ブロック３に対しこれらを傾斜配置
することもできる。
また、伝熱ブロック３および半導体素子６を交互に水平
方向に配置することによっても、つまり、第１図に示す
ケース２２を室２４を上にして寝かすことによっても、
冷却風の量を増やすなどの対策を施せば上記同様の効果
を得ることができる。
方向に配置することによっても、つまり、第１図に示す
ケース２２を室２４を上にして寝かすことによっても、
冷却風の量を増やすなどの対策を施せば上記同様の効果
を得ることができる。
さらに、パイプ５ａを傾斜することによシ、これの占有
空間を抑えて、ケース２２の小形化が図れる○ 〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、冷却器の伝熱ブロッ
クとフィン部とを遮風板によって完全に仕切り、フィン
部のみに冷却風を通じる構成としたので、半導体素子お
よび付属部品が大気中に存する有害物質により耐久性劣
化する機会が少くなシ、半導体装置全体の長寿命化を図
シ、信頼性の向−■−が図れる効果がある。また、フィ
ン部のみに送風することにより冷却効率が高ま多送風の
絶対暮を抑え、冷却ファンの小形化が図れる。また、フ
ィンを傾斜配置した場合には、これを収容するケースの
小容量化および半導体装置全体の小形化が図れる効果が
ある。
空間を抑えて、ケース２２の小形化が図れる○ 〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、冷却器の伝熱ブロッ
クとフィン部とを遮風板によって完全に仕切り、フィン
部のみに冷却風を通じる構成としたので、半導体素子お
よび付属部品が大気中に存する有害物質により耐久性劣
化する機会が少くなシ、半導体装置全体の長寿命化を図
シ、信頼性の向−■−が図れる効果がある。また、フィ
ン部のみに送風することにより冷却効率が高ま多送風の
絶対暮を抑え、冷却ファンの小形化が図れる。また、フ
ィンを傾斜配置した場合には、これを収容するケースの
小容量化および半導体装置全体の小形化が図れる効果が
ある。
第１図はこの発明の一実施例による半導体装置の正面断
面図、第２図は同じく平面断面図、第３図は従来の半導
体装置の半導体スタックを示す正面図、第４図は複数の
半導体スタックを組付けた半導体装置の側面断面図であ
る。 ２は冷却器、３は伝熱ブロック、４はフィン、５．５ａ
はパイプ、６は半導体素子、１５は吸気孔、１６は排気
孔、１７は冷却ファン、２１は半導体スタック、２２は
ケース、２５は遮風板。 なお図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
面図、第２図は同じく平面断面図、第３図は従来の半導
体装置の半導体スタックを示す正面図、第４図は複数の
半導体スタックを組付けた半導体装置の側面断面図であ
る。 ２は冷却器、３は伝熱ブロック、４はフィン、５．５ａ
はパイプ、６は半導体素子、１５は吸気孔、１６は排気
孔、１７は冷却ファン、２１は半導体スタック、２２は
ケース、２５は遮風板。 なお図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (3)
- （１）内部に冷媒を封入した複数の伝熱ブロックとこれ
らの各伝熱ブロックに連通しかつ外周にフィンを設けた
パイプとからなる冷却器と、上記各伝熱ブロック間に挾
み込まれた平型半導体素子と、上記冷却器の伝熱ブロッ
ク部分とパイプ部分とを支切る遮風板と、上記パイプ部
分のフィンに強制通風する通風路とを備えた半導体装置
。 - （２）伝熱ブロックが水平に配置され、この伝熱ブロッ
クに連通するパイプが先端に向つて上方に傾斜するよう
に設けられたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の半導体装置。 - （３）遮風板によつて仕切られかつ伝熱ブロックが設け
られる側に半導体素子の付属部品を設置したことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22957584A JPS61108155A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22957584A JPS61108155A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61108155A true JPS61108155A (ja) | 1986-05-26 |
Family
ID=16894323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22957584A Pending JPS61108155A (ja) | 1984-10-31 | 1984-10-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61108155A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4679643B2 (ja) * | 2006-07-04 | 2011-04-27 | 富士通株式会社 | 放熱ユニットおよび放熱器並びに電子機器 |
| JP2014190585A (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Toyoda Iron Works Co Ltd | 自動車用電子回路の冷却装置 |
-
1984
- 1984-10-31 JP JP22957584A patent/JPS61108155A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4679643B2 (ja) * | 2006-07-04 | 2011-04-27 | 富士通株式会社 | 放熱ユニットおよび放熱器並びに電子機器 |
| JP2014190585A (ja) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Toyoda Iron Works Co Ltd | 自動車用電子回路の冷却装置 |
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