JPS61113265A - 半導体素子等の冷却装置 - Google Patents

半導体素子等の冷却装置

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JPS61113265A
JPS61113265A JP23576084A JP23576084A JPS61113265A JP S61113265 A JPS61113265 A JP S61113265A JP 23576084 A JP23576084 A JP 23576084A JP 23576084 A JP23576084 A JP 23576084A JP S61113265 A JPS61113265 A JP S61113265A
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JP
Japan
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pipe
cooling device
parts
pipes
semiconductor element
Prior art date
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Pending
Application number
JP23576084A
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English (en)
Inventor
Mitsuru Fukushima
満 福島
Nobuyuki Yamashita
山下　伸幸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • 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
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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。

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等の冷却装置の改良に関するもの
である。
〔従来の技術〕
第４図および第５図は、例えば門型時Ｎ（＠和５９年２
月号、ｐ３６）に示されているこの種装置の従来の構成
を示すもので第４図は正面断面図、第５図は側面断面図
である。
これらの図において（１）はサイリスタ、トランジスタ
等の半導体素子、（ＩＡ）ｇよび（ＩＢ）は上記・半導
体素子の端子部、（２は上記端子部に密接して設けらｎ
ている金属製のブロックで。
上記半導体素子の発熱を導出するため銅、アルミ等の熱
伝導性の良い金属で構成さｎている。
（３Ａ）、（３Ｂ）、（３Ｇ）は上記ブロック内に形成
された複数個の穴部、（４Ａ）。
（４Ｂ）、（４Ｃ）は上記半導体素子の発熱を外部へ導
くためのヒートパイプ装置で、密封されたパイプ（４０
）の内部に液状の冷媒（４１）を封入した周知の構成の
ものである。なお、冷媒（４１）は常時はパイプの一端
側（４２）に位置するようにされ、この一端側が上記ブ
ロック（２（７）穴ｇ（３Ａ）、Ｃ３Ｂ）、（３Ｃ）に
挿入さｎている。
この場金、パイプ（４０）の外径は上記穴部（３Ａ）、
（３Ｂ）、（３Ｇ）の内径に近い大赤さとさｎているこ
とはいうまでもない。また、パイプ（４０）の他端側（
４３）には放熱用のフィン（４４）が設けらちでいる。
（５）は各ヒートパイプの他端部（４３）を覆うように
設けらｎた風胴、（６）は上記風胴に冷風を供給するフ
ァンである。このような構成において、半導体素子（刀
によって発生さｎた熱は金属製のブロック（２）に伝達
され、更に穴部（３Ａ）、（３Ｂ）。
（３Ｃ）の壁面を経てヒートパイプの一端側（４２）に
伝達され、その内部に封入ざｎている冷媒（４１）に伝
達さｎる。
この結果、冷媒（４１）は沸騰あるいは蒸発して気化し
、！！４図および！！５図の上方、即ちパイプ（４０）
の他端側（４３）に移動する。
他端側（４３）にぢいては、ファン（０からの冷却風に
よってその壁面が冷却されているため、下方から移動し
て来た気化冷媒か他端部の壁面で熱交換することにより
凝縮液化し、パイプ（４０）の壁面に沿って再び一端側
（４２）に還流する。この場金、パイプ（４０）の内面
を一端側、他端側共に粗面に形成することにより冷却効
果を一層増大することが出来る。な忘、他端側（４３）
の冷却はファン＋６１によるタイプを示したが、これは
自然対流あるいは輻射による冷却であっても同様である
。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上のようにして熱交換が行なわれ、半導体素子（１１
が冷却されるものであるが、従来の装置においては金属
製のブロック＋２の穴部（３Ａ　）。
（３Ｂ）、（３０）の径をパイプ（４０）の外径と完全
に一致させることが出来ず、穴部（３Ａ）　。
（３Ｂ）、（３Ｃ）の径の方が大きくさｎているため両
者間に空気層が生じる。しかるにこの空気ノーは熱伝達
率が悪いため半導体素子の冷却特性に著しく悪影響を与
えていた。この空気層を除去して冷却特性を改善するた
めに、穴部Ｃ３１）、（３Ｂ）、（３Ｃ）の壁面とパイ
プ（４０）の一端側（４２）との間に半田等の熱伝導率
のよい部材を流し込むことが試みらｎたが、パイプの一
端側（４２）の全面に半田が付着したかどうかのチェッ
クがむつかしく実用的ではなかった。
この発明はこのような問題点に対処するためになさｎた
もので、ブロックの穴部にパイプの一端を挿入するとい
う構成を排除しようとＴるものである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は金属製ブロックの外面にパイプを固着し、こ
のパイプと、こｎに連通するブロックの穴部とでヒート
パイプの密封容器を構成しようとするもので、金属ブロ
ックの穴部（３ＡＪ。
（３Ｂ〕、（３Ｇ）に直接冷媒（４１）を収容し、パイ
プの外面に熱交換用のフィンを形成するものである。
〔作用〕
熱交換機能は従来のものと同様であるが、半導体素子か
ら発せらｎた熱は、金属ブロックから直接冷媒に伝達ざ
ｎることになるため冷却効率が著しく向上するものであ
る。
〔実施例〕
以ド、第１図および第２図に示すこの発明の一実施例に
ついて説明Ｔる。第１図は正面断面図を示すものであり
、第２図は側面断面図を示している。これらの図におい
て（３Ａ　）　、（３Ｂ）。
（３Ｃ）は金属製ブロック（２に形成さｎた穴部であり
、ヒートパイプの密封容器の一部を形成するものである
。（４５〕はヒートパイプの他の一部を形成するパイプ
で、他端部（４５Ａ）が封じらｎて空間部（４５Ｂ）を
形成しており、外面に多数のフィン（４４）が装着さｎ
ている。
１７）は上記パイプ（４５）と上記大部（３Ａ）。
Ｃ３Ｂ）、（３Ｃ）とを納金する接合アダプターで、図
において上端はパイプ（４５）の径と同一径とさｎて２
す１図においてド端は穴部（３Ａ）、（３Ｂ）、（３Ｃ
）の径と同一径となるようにされている。即ち、パイプ
（４５）と穴ｔ＆ｃ　３Ａ）、（３Ｂ）、（３Ｃ）とが
同一径である場合にはこのような接金アダプターを介す
ることなく両者を直接納金固定すｎばよいか１図示のよ
うに、両者の径が異なる場合には接合アダプターを使用
することにより両者を効率よ（納金することが出来るも
のである。この結果、沸騰部と凝縮部の熱流束を任意に
設定することか”Ｔ能になる。〔４１〕は穴部（３Ａ）
。
（３Ｂ）、（３Ｇ）に直接収容されている冷媒である。
その他の構成は従来のものと同様であるため説明を省略
Ｔる。
半導体素子（１］から発生した熱は金属製ブロック＋２
　＋経て、穴部（３Ａ）、（３Ｂ）、（３Ｃ）の壁面か
ら冷媒（４１７に伝達され冷媒（４１）を沸騰あるいは
蒸発させる。その後の機能は従来のものと同様であるた
め説明を省略する。また、＠３図はこの発明の他の実施
例を示すもので、金１４裂ブロックの穴部（３Ａ）の壁
面によびパイプ（４５）の内壁面にそれぞｎ毛細管作用
を膏するウィックｔａ＋を装着したものである。
ウィックとしては金網や焼結金属等、適当な開会の気孔
を有Ｔる材料が適している。
このようなウィックを設けることにより沸騰部における
熱伝達率を一１ｌｉｉｌｉ、向上することが出来る他、
パイプ（４５）の空間部（４５Ｂ）で凝縮液化した冷媒
がウィック中に保持されるためその毛細管圧力によって
液冷媒の沸騰部への還流が容易になるものである。
な２．冷媒としては水、フロン、アンモニア、フロリナ
ート、ダウサーム、アルコール等、種々のものが使用可
能であるが熱輸送能力の点で水が最も優れている。また
、冷却の対象としては半導体素子Ｉこ限らず各種電子部
品、素子に適用し得るものである。
〔発明の効果〕
この発明は以上のように構成さｎているため極めて効率
よ（冷却を行なうことが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
ｉｔ図および第２図はこの発明の一実施例を示すもので
あり、第１図は正面断面図、第２図は側面断面図、第３
図はこの発明の他の実施例を示Ｔ正百断面図、第４図２
よび第５図は従来の装置を示すものであり、第４図は正
面断面図。 第５図は側面断面図である。 図中（ｌｌは半導体素子、　（２は金属製のブロック。 （３Ａ　　ノ　　、　（３Ｂ　ノ　　、　（３Ｃノ　は
穴部、　　（４２ノはヒートパイプの一端側、（４３）
は他端側。 （４４）はフィン、（４１）は冷媒、（５１は風胴、（
θはファン、（４５〕はパイプ、（４５Ｂ）は空間部、
（７）は接合アダプターである。 なお同一符号はそれぞｎ同一または相当部分を示す。 代理人　弁理士　大　　岩　　増　　雄第１図 第２図 ＪＡ　　　　　　　　　　；１Ｂ　　　　　　　　　　
　　　　　　３Ｃ第３図 第４図

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）半導体素子等が装着され、上記半導体素子等のヒ
    ートシンクになり得ると共に、冷媒収納部を有する金属
    ブロック、この金属ブロックに装着され上記冷媒収納部
    に連通する空間部を有するパイプおよび上記パイプを冷
    却する手段を備えた半導体素子等の冷却装置。
  2. （２）パイプの空間部および金属ブロックの冷媒収納部
    の内面に適当な気孔を有するウイツクを装着したことを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体素子等の
    冷却装置。
  3. （３）冷媒収納部内面およびパイプ内面を粗面とし、伝
    熱効率を向上するようにしたことを特徴とする特許請求
    の範囲第１項または第２項に記載の半導体素子等の冷却
    装置。
  4. （４）パイプを冷却する手段はファンであることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載の半導体素子等の冷却
    装置。
  5. （５）パイプを冷却する手段はフィンであることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項記載の半導体素子等の冷却
    装置。
  6. （６）パイプ内に冷媒として水を収納したことを特徴と
    する特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の
    半導体素子等の冷却装置。
  7. （７）パイプは接合アダプターを介して金属ブロックに
    装着することとし、接合アダプターは、一端がパイプと
    同一径とされ、他端が冷媒収納部と同一径とされたパイ
    プ状のものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項〜第６項のいずれかに記載の半導体素子等の冷却装置
    。
JP23576084A 1984-11-08 1984-11-08 半導体素子等の冷却装置 Pending JPS61113265A (ja)

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