JPS6244544Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (a) 考案の技術分野 本考案は低温度で動作する半導体素子を冷却す
る冷却用真空容器に係り、特にその冷却効率を高
めるための構造の改良に関する。

(b) 技術の背景 例えば赤外線検知半導体素子のHgCdTe化合物
半導体は、熱擾乱によるノイズを避けるため低温
度で動作させる必要があり、該素子を液体窒素の
ような冷媒で効率良く冷却するためには、冷却用
真空容器は欠くべからざるものとなつている。

冷却用真空容器は魔法瓶と同じ原理で、その真
空部分で空気による対流伝熱を排除して高い熱絶
縁性を保ち、外部から熱が流入するのを防ぐもの
である。ところが熱は真空部分でも輻射熱の形で
通過出来るので、冷却用真空容器の熱絶縁能力を
上げるには、該真空部分において輻射熱を極力反
射することが肝要である。

(c) 従来の技術と問題点 第１図に従来の半導体素子の冷却用真空容器の
構造を断面図で示す。半導体素子１は金属冷却板
２に熱的に密着して配設されている。冷媒はガラ
スステム３の円筒形内筒部に収納され、前記金属
冷却板２を介して、半導体素子１を冷却する。半
導体素子１の冷却のみについて考察すれば、前記
金属冷却板２、ガラスステム３からなる冷却部と
図に示す真空外囲器４、真空外囲器５、及び真空
外囲器６からなる外筒で構成される真空容器内の
真空部を通過する輻射熱を如何にして阻止するか
が重要である。

図にみるように、真空外囲器６はさらに外筒ガ
ラスバルブ７とガラス封着用金属のコバール容器
８およびゲルマニユウム窓９よりなる。外筒ガラ
スバルブ７の内面にはアルミニユウム蒸着膜１１
が形成されていて高い熱反射率を有しており問題
がなく、ゲルマニユウム窓９は検知目標からの赤
外線を透過する必要上、手を加えることができな
い。コバール容器８は通例外部温度にあるので、
この部分からの輻射熱が問題で、事実、計算によ
る推測では、真空容器よりの全流入熱量の25％は
コバール容器８の内面からの輻射熱で占められて
いる。

従来のこのような構造では冷却部に対する熱負
荷が大きいため半導体素子が完全に冷えるまでに
時間がかかつたり、到達温度が高くなり、検知器
性能が劣化する等という問題があつた。

以上は赤外線検知器の例であるが、他の種類の
半導体素子の場合でも同様である。

(d) 考案の目的 本考案は前述の点に鑑みなされたもので、前記
のように真空外囲器より流入する外部の輻射熱が
半導体素子の冷却部に到達するのを効果的に防止
する手段を提供しようとするものである。

(e) 考案の構成 上記の本考案の目的は、内筒と外筒を有し、そ
れらの間を真空気密に封着するとともに内筒底部
の真空側に低温度で動作する半導体素子１を固定
して冷却する冷却用真空容器において、前記半導
体素子１の冷却部への外筒からの輻射熱の流入を
阻止し、且つ該半導体素子１が検知すべき熱線、
または光線の入射を可能とする最小寸法の開口部
を有する筒状の熱シールド１０をそなえ、該熱シ
ールド１０を当該容器の内筒と外筒との間に配設
してその基部を外筒に固定したことを特徴とする
冷却用真空容器により容易に達成される。

(f) 考案の実施例 以下本考案の実施例につき図面を参照して説明
する。第２図は本考案に基づく改良された冷却用
真空容器の構造を示す断面図である。

図に示すように、新たに熱シールド１０を付加
する。熱シールド１０は図の例ではガラス円筒の
外面にアルミニユウム蒸着膜１１を形成したもの
で、半導体素子１を囲み、且つゲルマニユウム窓
９から半導体素子１に目標の被検知物体から輻射
する赤外線が入射するのを妨げないように、開口
部を有している。

この熱シールド１０の構造は第３図に示すよう
に、表面反射率の高い金属薄板１２で形成しても
よい。特に図に示すように、該金属薄板１２を二
重にすれば熱絶縁効果は著増する。

前述したように、主要な熱の輻射源はコバール
容器８であるから、熱シールド１０の端面は出来
るだけ該コバール容器８からの輻射熱の入射を防
ぐ形の遮蔽部Ａを有していることが本考案の特徴
である。

(g) 考案の効果 以上の説明から明らかなように、本考案による
熱シールドを設けることにより、半導体素子の冷
却用真空容器の熱絶縁効果を著しく向上し、該半
導体素子の動作を確実にするとともに、冷媒の消
耗を少なくし該半導体素子の運転コストを節約出
来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷却用真空容器の構造を示す断
面図、第２図は本考案による新しい冷却用真空容
器の構造を示す断面図、第３図は新しい冷却用真
空容器の熱シールドの別の構造例を示すものであ
る。 図において、１は半導体素子、２は金属冷却
板、３はガラスステム、４，５、および６は真空
外囲器構成部材、７は外筒ガラスバルブ、８はコ
バール容器、９はゲルマニユウム窓、１０は熱シ
ールド、１１はアルミニユウム蒸着膜、１２は金
属板熱シールド、Ａは熱シールド１０の遮蔽部を
それぞれ示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内筒と外筒を有し、それらの間を真空気密に封
   着するとともに内筒底部の真空側に低温度で動作
   する半導体素子１を固定して冷却する冷却用真空
   容器において、前記半導体素子１の冷却部への外
   筒からの輻射熱の流入を阻止し、且つ該半導体素
   子１が検知すべき熱線、または光線の入射を可能
   とする最小寸法の開口部を有する筒状の熱シール
   ド１０をそなえ、該熱シールド１０を当該容器の
   内筒と外筒との間に配設してその基部を外筒に固
   定したことを特徴とする冷却用真空容器。