JPS636148B2 - - Google Patents

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JPS636148B2
JPS636148B2 JP12021582A JP12021582A JPS636148B2 JP S636148 B2 JPS636148 B2 JP S636148B2 JP 12021582 A JP12021582 A JP 12021582A JP 12021582 A JP12021582 A JP 12021582A JP S636148 B2 JPS636148 B2 JP S636148B2
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JP
Japan
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semiconductor
sealed container
capacitor
snubber circuit
airtight
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Haruo Tetsuno
Taku Kameda
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体沸騰冷却装置、特に、凝縮性
冷却媒体の液相と気相との間の相変化を利用して
半導体を冷却すると共に、スナバー回路を備えて
いる半導体沸騰冷却装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor evaporative cooling device, and particularly to a semiconductor evaporative cooling device that cools a semiconductor by utilizing a phase change between a liquid phase and a gas phase of a condensable cooling medium, and includes a snubber circuit. This invention relates to a semiconductor boiling cooling device.

一般に、半導体沸騰冷却装置では、密封容器内
に半導体を収納し、この半導体を浸漬するよう
に、フロンR113等の凝縮性冷媒を封入して構成
されている。従つて、半導体が通電により発熱す
ると、凝縮性冷媒は沸騰して液相から気相に相変
化し、この際、発熱している半導体より潜熱を奪
うことにまつて、半導体は冷却される。また、密
封容器の上部には、凝縮器が設けられており、密
封容器内で相変化して気化した気相冷媒は凝縮器
に流入し、凝縮器の外部の空気等へ潜熱を放出す
ることによつて気相冷媒は凝縮液化して液相冷媒
となり、再び、密封容器内に戻る。
Generally, a semiconductor boiling cooling device is constructed by housing a semiconductor in a sealed container and enclosing a condensable refrigerant such as Freon R113 so as to immerse the semiconductor. Therefore, when the semiconductor generates heat due to energization, the condensable refrigerant boils and changes its phase from the liquid phase to the gas phase, and at this time, the semiconductor is cooled by taking latent heat from the heat generating semiconductor. In addition, a condenser is installed at the top of the sealed container, and the vapor phase refrigerant that undergoes a phase change and vaporizes within the sealed container flows into the condenser and releases latent heat to the air outside the condenser. As a result, the gas phase refrigerant is condensed and liquefied to become a liquid phase refrigerant, which returns to the sealed container again.

このようにして凝縮性冷媒は液相と気相との相
変化により、密封容器と凝縮器との間を循環し、
密封容器内に収納した半導体において発生した熱
を凝縮器に効率よく伝達し、半導体を冷却する。
In this way, the condensable refrigerant circulates between the sealed container and the condenser due to the phase change between the liquid phase and the gas phase.
Heat generated in a semiconductor housed in a sealed container is efficiently transferred to a condenser to cool the semiconductor.

一方、半導体には、サージ電圧抑制等の目的を
もつて、半導体に対して並列にスナバー回路が設
けられている。
On the other hand, a snubber circuit is provided in parallel to the semiconductor for the purpose of suppressing surge voltage or the like.

従来の半導体沸騰冷却装置はこのように構成さ
れているが、この構成、特に、そのスナバー回路
についてその一例を示すと添付図面第1図のとお
りである。
A conventional semiconductor evaporative cooling device is constructed as described above, and an example of this construction, particularly its snubber circuit, is shown in FIG. 1 of the accompanying drawings.

図において、符号1はサイリスタ、ゲートター
ンオフサイリスタ(GTOサイリスタ)、ダイオー
ド等の半導体、2,3,4はスナバー回路を構成
する部品であつて符号2はコンデンサ、3はダイ
オード、4は抵抗器を示す。
In the figure, numeral 1 is a semiconductor such as a thyristor, gate turn-off thyristor (GTO thyristor), or diode; 2, 3, and 4 are components that constitute a snubber circuit; numeral 2 is a capacitor; 3 is a diode; and 4 is a resistor. show.

今、半導体1が直流高圧大電流回路をON−
OFF制御する半導体、例えば、GTOサイリスタ
である場合には、高速でスイツチング動作を行な
うと、半導体1の両端には異常電圧が発生し、こ
の異常電圧が半導体1の許容電圧を越えると、半
導体1が破壊する。従つて、この半導体の両端に
発生する異常電圧を吸収するために、第1図に示
すように、スナバー回路が半導体1に対して並列
に接続されるが、このスナバー回路の内、特に、
コンデンサ2とダイオード3と半導体1とによつ
て形成される閉回路を構成する配線は極力短かく
する方が好ましい。それは、このスナバー回路の
配線が長い場合には、配線インダクタンスが増大
し、サージ電圧吸収効果が低下して、半導体1は
破壊する危険性が生じる。
Now, semiconductor 1 turns on the DC high voltage and large current circuit.
In the case of a semiconductor to be OFF-controlled, for example, a GTO thyristor, when a high-speed switching operation is performed, an abnormal voltage is generated across the semiconductor 1, and when this abnormal voltage exceeds the allowable voltage of the semiconductor 1, the semiconductor 1 destroys. Therefore, in order to absorb the abnormal voltage generated across the semiconductor, a snubber circuit is connected in parallel to the semiconductor 1 as shown in FIG.
It is preferable that the wiring constituting the closed circuit formed by the capacitor 2, diode 3, and semiconductor 1 be as short as possible. If the wiring of this snubber circuit is long, the wiring inductance increases, the surge voltage absorption effect decreases, and there is a risk that the semiconductor 1 will be destroyed.

しかるに、従来の半導体沸騰冷却装置にあつて
は、添付図面第2図に示すように、密封容器10
内に半導体1を内蔵し、スナバー回路の構成部
品、すなわち、コンデンサ2、ダイオード3及び
抵抗器4は、いずれも、密封容器1外に設置さ
れ、密封容器1の壁部に設けられた気密ブツシン
グ11を介して、半導体1とスナバー回路部品2
〜4とを導体(配線)12,13a,13b,1
3cによつて接続しており、従つて、配線長さを
短かくするのに、おのずと限界があり、その結
果、半導体1のサージ電圧吸収効果が十分得られ
ないという欠点があつた。
However, in the conventional semiconductor boiling cooling device, as shown in FIG. 2 of the attached drawings, the sealed container 10
The components of the snubber circuit, that is, the capacitor 2, the diode 3, and the resistor 4, are all installed outside the sealed container 1, and are installed in an airtight bushing provided on the wall of the sealed container 1. 11, the semiconductor 1 and the snubber circuit component 2
~4 and conductors (wiring) 12, 13a, 13b, 1
3c, there is a natural limit to how short the wiring length can be, and as a result, the surge voltage absorption effect of the semiconductor 1 cannot be sufficiently obtained.

これについて、従来装置の構成を示す第2図に
基づいて次に詳述する。
This will be described in detail below based on FIG. 2 showing the configuration of a conventional device.

図において、符号10は輸封容器、11は気密
ブツシング、12,13a,13b,13cは配
線用の導体、14は凝縮器、14aは凝縮器14
を構成するフインチユーブ、15は密封容器10
内で発生した気相冷媒16を凝縮器14に導くた
めの蒸気管、17は凝縮器14で凝縮した液相冷
媒18を密封容器10に戻す液管を示す。また、
密封容器10内には、半導体1と液相の凝縮性冷
媒18とを封入し、液相冷媒18内に半導体1が
十分浸漬するように所定量の液相冷媒18が封入
されている。更に、密封容器10の上部空間及び
凝縮器14の内部は、空気等の非凝縮性気体が混
合することなく、気相冷媒16が満たされるよう
に構成されている。
In the figure, 10 is a transport container, 11 is an airtight bushing, 12, 13a, 13b, 13c are wiring conductors, 14 is a condenser, and 14a is a condenser 14.
15 is a sealed container 10
A vapor pipe 17 is for guiding the gaseous refrigerant 16 generated within the container to the condenser 14, and a liquid pipe 17 is for returning the liquid refrigerant 18 condensed in the condenser 14 to the sealed container 10. Also,
The semiconductor 1 and a liquid-phase condensable refrigerant 18 are sealed in the sealed container 10, and a predetermined amount of the liquid-phase refrigerant 18 is sealed so that the semiconductor 1 is sufficiently immersed in the liquid-phase refrigerant 18. Further, the upper space of the sealed container 10 and the inside of the condenser 14 are configured to be filled with the gas phase refrigerant 16 without mixing with non-condensable gas such as air.

また、密封容器10の壁部には、気密ブツシン
グ11が配設され密封容器10内に格納されてい
る半導体1との間を導体12によつて電気的に接
続しており、更に、スナバー回路を構成するコン
デンサ2、ダイオード3、抵抗器4及び気密ブツ
シング11間は導体13a,13b,13cによ
つて接続されている。
Further, an airtight bushing 11 is disposed on the wall of the sealed container 10 and is electrically connected to the semiconductor 1 stored in the sealed container 10 by a conductor 12. Furthermore, a snubber circuit is provided. A capacitor 2, a diode 3, a resistor 4, and an airtight bushing 11 are connected to each other by conductors 13a, 13b, and 13c.

従来の半導体沸騰冷却装置はこのように構成さ
れているが、次にその作用を述べる。
The conventional semiconductor evaporative cooling device is constructed as described above, and its operation will be described next.

まず、半導体1が発熱すると、半導体1に接触
している液相冷媒18は沸騰し、液相から気相に
相変換する。その際、半導体1より潜熱を奪うの
で、半導体1は冷却される。一方、相変化した気
相冷媒16は、密度差のために上方に上昇し、蒸
気管15を通つて凝縮器15に導かれる。この気
相冷媒16は、凝縮器14の多数のフインチユー
ブ14aの外部が空気によつて冷却されているた
めに、凝縮器14の内部で潜熱を放出し、凝縮し
て液化し、液相冷媒18となる。この液相冷媒1
8は重力の作用により液管17を通つて密封容器
10に戻り、再び、半導体1の冷却に当たる。
First, when the semiconductor 1 generates heat, the liquid phase refrigerant 18 that is in contact with the semiconductor 1 boils and undergoes phase conversion from the liquid phase to the gas phase. At this time, latent heat is taken away from the semiconductor 1, so the semiconductor 1 is cooled. On the other hand, the phase-changed gas phase refrigerant 16 rises upward due to the density difference and is led to the condenser 15 through the steam pipe 15. Since the outside of the many finch tubes 14a of the condenser 14 is cooled by air, the gas phase refrigerant 16 releases latent heat inside the condenser 14, condenses and liquefies, and the liquid phase refrigerant 18 becomes. This liquid phase refrigerant 1
8 returns to the sealed container 10 through the liquid pipe 17 due to the action of gravity, and cools the semiconductor 1 again.

以上のように冷媒は相変化を伴いながら密封容
器10と凝縮器14との間を循環し、半導体1で
発生した熱量を効率よく凝縮器14に熱伝達して
凝縮器14の表面より空気中に放散する。
As described above, the refrigerant circulates between the sealed container 10 and the condenser 14 while undergoing a phase change, and efficiently transfers the heat generated in the semiconductor 1 to the condenser 14 from the surface of the condenser 14 into the air. dissipates into.

このように、従来の装置においては、半導体1
は、密封容器10内に内蔵されており、また、コ
ンデンサ2、ダイオード3及ば抵抗器4から成る
スナバー回路は、密封容器10の外部に設置され
ているために、これらは、図に示すように、導体
13a,13b,13cの長い配線により接続さ
れなければならなかつた。
In this way, in conventional devices, semiconductor 1
is built in the sealed container 10, and the snubber circuit consisting of the capacitor 2, diode 3, and resistor 4 is installed outside the sealed container 10. , had to be connected by long wiring of conductors 13a, 13b, and 13c.

しかるに、スナバー回路の内、ダイオード3、
コンデンサ2と半導体1とによつて形成される閉
回路は特にインダクタンスを小さくすることが必
要であるが、上記のような従来の装置において
は、半導体1−導体12−気密ブツシング11−
導体13a−ダイオード3−導体13b−コンデ
ンサ2−導体13c−気密ブツシング11−導体
12−半導体1の配線経路によつてスナバー回路
が構成されているために、配線をいくら短かくし
ても、インダクタンスの低減には限界があり、従
つてサージ電圧吸収効果が十分に得られないとい
う欠点があつた。
However, in the snubber circuit, diode 3,
The closed circuit formed by the capacitor 2 and the semiconductor 1 particularly needs to have a small inductance, but in the conventional device as described above, the semiconductor 1 - conductor 12 - hermetic bushing 11 -
Since a snubber circuit is formed by the wiring path of conductor 13a - diode 3 - conductor 13b - capacitor 2 - conductor 13c - hermetic bushing 11 - conductor 12 - semiconductor 1, no matter how short the wiring is made, inductance can be reduced. However, there are limits to this, and the drawback is that a sufficient surge voltage absorption effect cannot be obtained.

このような従来の装置における欠点を改善する
ために、添付図面第3図に示すように、密封容器
10内に半導体1と共にダイオード3及びコンデ
ンサ2を収納し、これらの部品間を導体13a′,
13b′,13c′によつて配線する方法が考へられ
る。なお、抵抗器4は容器10外に設置し、気密
ブツシング11を介して図に示すように配線され
る。このような方法によると、半導体1にダイオ
ード3及びコンデンサ2を近接して配線すること
が可能となるために、配線インダクタンスは小さ
くなり、サージ電圧吸収効果はたしかに増大する
という特長は生ずる。しかし、その反面、この方
法には次に示すような欠点を有している。すなわ
ち、 (1) コンデンサのエレメントを構成する材料は誘
電体としてプラスチツクフイルムや紙が用いら
れ、また、電極は誘電体に亜鉛等の金属を蒸着
して構成されるか又は極薄のアルミ箔が使用さ
れる。これらの材料は冷媒例えばフロンR113
に触れると腐食し、コンデンサとしての電気特
性が著しく低下する。従つて、コンデンサを密
封容器内に収納する場合には、金属ケースの中
にコンデンサエレメントを収納し、冷却材とし
て絶縁油を封入した。いわゆる、油入コンデン
サを用いなければならない。このような油入コ
ンデンサは通常一端が開放した金属ケースの内
部にコンデンサ素子を入れ、ブツシング付きの
天板と称する金属板により金属ケースの開放部
をはんだ付けによつて閉塞し、絶縁油を充填し
て製作される。
In order to improve the drawbacks of the conventional device, as shown in FIG. 3 of the accompanying drawings, a diode 3 and a capacitor 2 are housed together with a semiconductor 1 in a sealed container 10, and conductors 13a', 2 are connected between these components.
A method of wiring using 13b' and 13c' can be considered. Note that the resistor 4 is installed outside the container 10 and wired through an airtight bushing 11 as shown in the figure. According to such a method, the diode 3 and the capacitor 2 can be wired close to the semiconductor 1, so that the wiring inductance is reduced and the surge voltage absorption effect is certainly increased. However, on the other hand, this method has the following drawbacks. In other words, (1) The material constituting the capacitor element is a plastic film or paper as a dielectric, and the electrodes are made by depositing metal such as zinc on the dielectric, or are made of ultra-thin aluminum foil. used. These materials contain refrigerants such as Freon R113
If it comes into contact with it, it will corrode and the electrical properties of the capacitor will deteriorate significantly. Therefore, when a capacitor is housed in a sealed container, the capacitor element is housed in a metal case, and insulating oil is filled in as a coolant. A so-called oil-filled capacitor must be used. In such oil-filled capacitors, the capacitor element is usually placed inside a metal case with one end open, the open part of the metal case is closed by soldering with a metal plate called a top plate with bushings, and insulating oil is filled. It is manufactured by

しかしながら、沸騰冷却装置の密封容器10
内に内蔵するコンデンサは、このコンデンサ内
の絶縁油が漏出して冷媒中に混入すると、沸騰
冷却効果が著しく低下をきたし、また、逆に冷
媒蒸気がコンデンサの内部に侵入すると、フロ
ン等の冷媒によつて、コンデンサエレメントが
腐食劣化する危険性が生ずるために、コンデン
サのケースは完全気密構造とする必要がある。
このためには、コンデンサのケースを従来のよ
うにはんだ付けで密封しても十分な気密性が確
保できないため、溶接する必要が生じる。しか
しながら、スナバー用コンデンサのように比較
的小形(通常大きさは150×100×50mmの直方
体)のものでは、金属ケースと天板とを溶接す
るとなれば、溶接の際に発生する高温度の熱に
よつて、内部のコンデンサエレメントが熱劣化
を起こす危険性がある。また、この熱劣化を防
ぐためには、ケースを大きくして溶接点とエレ
メントとの間に十分な距離を設けて断熱材を挿
入すれば可能ではあるが、コンデンサが著しく
大きくなつて非常に不経済な設計となる。
However, the sealed container 10 of the boiling cooling device
If the insulating oil inside the capacitor leaks and mixes with the refrigerant, the boiling cooling effect will be significantly reduced, and conversely, if refrigerant vapor enters the inside of the condenser, refrigerant such as fluorocarbons Because of this, there is a risk that the capacitor element will deteriorate due to corrosion, so the capacitor case must have a completely airtight structure.
For this purpose, even if the capacitor case is sealed by soldering as in the past, sufficient airtightness cannot be ensured, so welding becomes necessary. However, for relatively small capacitors such as snubber capacitors (typically 150 x 100 x 50 mm rectangular parallelepiped), welding the metal case and top plate requires high heat generated during welding. There is a risk of thermal deterioration of the internal capacitor element. Additionally, in order to prevent this thermal deterioration, it is possible to make the case larger, provide a sufficient distance between the welding point and the element, and insert an insulating material, but this would make the capacitor significantly larger and would be very uneconomical. The design is

(2) コンデンサのエレメントは通常紙、プラスチ
ツク等の誘電体で構成されているために、エレ
メントの最高許容温度は75〜85℃と比較的低温
度である。一方、半導体の許容温度は125〜150
℃であり、沸騰冷却装置における冷媒温度は、
一般に、70〜75℃に設定される。従つて、密封
容器内にコンデンサを収納すると、コンデンサ
ケースの壁面温度が冷媒温度の70〜75℃とな
り、更に、コンデンサ自体の発熱によつてエレ
メント中心温度はケースの冷媒温度より高くな
り、コンデンサの許容温度を越えることにな
る。従つて、コンデンサのエレメント中心温度
を許容温度以下にするとなれば、冷媒温度を低
く設定しなければならず、このため凝縮器を大
きくすることが必要となり、半導体沸騰冷却装
置そのものが大形化し、従つて、重量が増大
し、極めて不経済な装置となる。
(2) Since capacitor elements are usually made of dielectric material such as paper or plastic, the maximum allowable temperature of the element is relatively low at 75 to 85°C. On the other hand, the permissible temperature for semiconductors is 125-150
℃, and the refrigerant temperature in the boiling cooling device is
Generally set at 70-75°C. Therefore, when a capacitor is stored in a sealed container, the wall surface temperature of the capacitor case will be 70 to 75 degrees Celsius, which is the refrigerant temperature.Furthermore, due to the heat generated by the capacitor itself, the element center temperature will be higher than the refrigerant temperature in the case, and the temperature of the capacitor will increase. This will exceed the permissible temperature. Therefore, if the center temperature of the condenser element is to be lower than the allowable temperature, the refrigerant temperature must be set low, which requires a larger condenser, which increases the size of the semiconductor evaporative cooling system itself. Therefore, the weight increases and the device becomes extremely uneconomical.

(3) コンデンサを密封容器内に入れると密封容器
が大きくなり、上記第2項に述べた凝縮器の大
形化とも合せて、ますます半導体沸騰冷却装置
が大形化する。更に、沸騰冷却装置は冷媒とし
てフロンR−113を使用した場合には、冷媒温
度が47℃を越ると密封容器内圧力が外気圧に比
べて高くなる。従つて、沸騰冷却装置は労働安
全衛生法に定める圧力容器の規制を受けるが密
封容器内にコンデンサを収納しないものでは、
容器の内容積が小さく圧力容器としての規制を
適用されない、いわゆる、簡易容器の範囲内に
あつたものが、コンデンサ等を密封容器内に収
納することにより、密封容器の内容積が大きく
なつて圧力容器としての規制を受けることにな
る。このように圧力容器の規制を受けると、検
査義務を生じ、この結果、製作期間が長くな
り、また、製作工数の増加と共に製作コストが
増大する。
(3) When a condenser is placed in a sealed container, the sealed container becomes larger, and in conjunction with the larger condenser described in item 2 above, the semiconductor boiling cooling device becomes even larger. Further, when the evaporative cooling device uses Freon R-113 as the refrigerant, when the refrigerant temperature exceeds 47°C, the pressure inside the sealed container becomes higher than the outside pressure. Therefore, boiling cooling equipment is subject to pressure vessel regulations under the Industrial Safety and Health Act, but equipment that does not contain a condenser in a sealed container is
Although the container has a small internal volume and is not subject to regulations as a pressure vessel, and falls within the range of so-called simple containers, by storing a capacitor, etc. in a sealed container, the internal volume of the sealed container increases and the pressure increases. It will be regulated as a container. When pressure vessels are regulated in this manner, inspection duties become obligatory, which results in a longer manufacturing period and an increase in manufacturing cost as well as an increase in manufacturing man-hours.

このように、第3図に示したとおり、密封容
器10内にコンデンサ2及びダイオード3を収
納する方法は、半導体1、コンデンサ2、ダイ
オード3から成る閉回路の配線を短かくする方
法としては適しているが、その反面において、
上記のような各欠点を有し、従つて、この方法
は実用性に欠ける方法ということができる。
As shown in FIG. 3, the method of housing the capacitor 2 and the diode 3 in the sealed container 10 is suitable as a method for shortening the wiring of the closed circuit consisting of the semiconductor 1, the capacitor 2, and the diode 3. However, on the other hand,
This method has the above-mentioned drawbacks and therefore can be said to be impractical.

本発明は、上記した従来装置における欠点を改
善し、しかも、半導体1とスナバー回路の配線長
を短かくして配線インダクタンスの減少を図り、
もつて、サージ電圧吸収効果を向上する好適な半
導体沸騰冷却装置を提供することを、その目的と
するものである。
The present invention improves the drawbacks of the conventional device described above, and further reduces the wiring inductance by shortening the wiring length between the semiconductor 1 and the snubber circuit,
The object of the present invention is to provide a suitable semiconductor evaporative cooling device that improves the surge voltage absorption effect.

本発明は、この目的を達成するために、密封容
器の半導体に近接した壁部に上記半導体と接続さ
れる気密ブツシングを設け、上記密封容器の上記
気密ブツシング設置の壁部外に近接してスナバー
回路用コンデンサを設置し、上記コンデンサの端
子と上記気密ブツシングとを直接接続して、上記
密封容器内の上記半導体と上記密封容器外の上記
コンデンサとを配線接続してスナバー回路を構成
していることを特徴としているものである。
In order to achieve this object, the present invention provides an airtight bushing to be connected to the semiconductor on a wall portion of the sealed container close to the semiconductor, and a snubber close to the outside of the wall portion of the sealed container where the airtight bushing is installed. A circuit capacitor is installed, the terminals of the capacitor are directly connected to the airtight bushing, and the semiconductor inside the sealed container is wired to the capacitor outside the sealed container to form a snubber circuit. It is characterized by this.

以下、本発明のその一実施例を示す添付図面第
4図に基づいて説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on FIG. 4 of the accompanying drawings.

図において、密封容器10内に、半導体1とス
ナバー用ダイオード3とを収納すると共に液相冷
媒18を充填する。密封容器10の壁部には気密
ブツシング11を設け、この気密ブツシング11
と半導体1の端子との間を導体12によつて接続
する。
In the figure, a semiconductor 1 and a snubber diode 3 are housed in a sealed container 10, and a liquid phase refrigerant 18 is also filled. An airtight bushing 11 is provided on the wall of the sealed container 10, and this airtight bushing 11
and a terminal of the semiconductor 1 are connected by a conductor 12.

一方半導体1の端子A及びBの近接した密封容
器10の壁部に上記半導体1に接続の気密ブツシ
ング21a及び21bを設け、この気密ブツシン
グ21bと半導体1のB端子とを導体22bによ
り、また、ダイオード3を介して半導体1のA端
子と気密ブツシング21aとを導体22aによつ
て接続する。また、上記気密ブツシング21a,
21bに近接して密封容器10の壁部に、断熱材
23を介してスナバー用コンデンサ2が設けられ
ており、このコンデンサ2の端子導体2D及び2
Eと上記気密ブツシング21a,21bとが直接
接続されており、この接続ははんだ付け又はねじ
止めによつて接続される。なお、このコンデンサ
2は、電極の構成によつて、添付図面第5図に示
すような箔電極形と金属蒸着形とがある。
On the other hand, airtight bushings 21a and 21b connected to the semiconductor 1 are provided on the wall of the sealed container 10 near the terminals A and B of the semiconductor 1, and the airtight bushings 21b and the B terminal of the semiconductor 1 are connected by a conductor 22b. The A terminal of the semiconductor 1 and the hermetic bushing 21a are connected via the diode 3 by a conductor 22a. Moreover, the airtight bushing 21a,
21b, a snubber capacitor 2 is provided on the wall of the sealed container 10 via a heat insulating material 23, and the terminal conductors 2D and 2 of this capacitor 2
E and the airtight bushings 21a, 21b are directly connected, and this connection is made by soldering or screwing. The capacitor 2 can be classified into a foil electrode type and a metal vapor deposition type, as shown in FIG. 5 of the accompanying drawings, depending on the structure of the electrodes.

また、密封容器10の壁部とコンデンサ2との
間に断熱材23を介在させた理由は、コンデンサ
2を密封容器10に密着させると、密封容器10
の壁部を介して液相冷媒18の温度がコンデンサ
2に熱伝導されるから、これを防止するために、
密封容器10とコンデンサ2との間に断熱材23
を設置して断熱することが望ましいことによる。
Further, the reason why the heat insulating material 23 is interposed between the wall of the sealed container 10 and the capacitor 2 is that when the capacitor 2 is brought into close contact with the sealed container 10, the sealed container 10
To prevent the temperature of the liquid phase refrigerant 18 from being thermally conducted to the condenser 2 through the wall of the
A heat insulating material 23 is provided between the sealed container 10 and the capacitor 2.
This is because it is desirable to install and insulate.

なお、スナバー用抵抗器4は密封容器10の外
部に設置し、気密ブツシング11と21aとの間
に導体24により配線接続する。
Incidentally, the snubber resistor 4 is installed outside the sealed container 10, and is wire-connected between the airtight bushings 11 and 21a by a conductor 24.

本発明の半導体沸騰冷却装置、特に、そのスナ
バー回路は、以上のように構成されているため
に、次に示すような特徴すなわち効果を有してい
る。
Since the semiconductor evaporative cooling device of the present invention, particularly its snubber circuit, is configured as described above, it has the following characteristics or effects.

(1) 半導体1の端子A及びBの近傍の位置に、気
密ブツシング21a,21bを設け、密封容器
10の外部に、上記気密ブツシング21a,2
1bに直接コンデンサ2の端子導体2D,2E
を接続して構成するために、密封容器10内に
配設した半導体1及びダイオード3と密封容器
10の外部に設けたコンデンサ2との配線長が
非常に短くなり、従つて、配線インダクタンス
の低減により、スナバー回路におけるサージ電
圧吸収効果が大きく増大する。
(1) Airtight bushings 21a, 21b are provided near the terminals A and B of the semiconductor 1, and the airtight bushings 21a, 21b are provided outside the sealed container 10.
Connect the terminal conductors 2D and 2E of capacitor 2 directly to 1b.
As a result, the wiring length between the semiconductor 1 and diode 3 arranged inside the sealed container 10 and the capacitor 2 provided outside the sealed container 10 becomes extremely short, and therefore the wiring inductance is reduced. This greatly increases the surge voltage absorption effect in the snubber circuit.

(2) コンデンサ2は密封容器10の外壁に断熱材
23を介して取り付けられるから、密封容器1
0内の冷媒からの熱影響が少なく、また、コン
デンサ2自体の発熱もコンデンサ取付面以外の
露出面より外気に対し熱放散するために、温度
が低くなり信頼性が向上する。
(2) Since the capacitor 2 is attached to the outer wall of the sealed container 10 via the heat insulating material 23, the sealed container 1
Since the influence of heat from the refrigerant inside the capacitor 2 is small, and the heat generated by the capacitor 2 itself is dissipated to the outside air from exposed surfaces other than the capacitor mounting surface, the temperature is lowered and reliability is improved.

(3) コンデンサ2は、電極の端面に端子導体を直
接はんだ付け等の方法により接続されているた
めに、コンデンサ自体のインダクタンスの小さ
いものが製作可能となる。従来のものは、コン
デンサエレメントを金属ケース内に収納し、金
属ケースに設けたブツシングとコンデンサエレ
メントとを可撓性を有するリード線で接続して
いたために、リード線の断面積が比較的細く、
また、電極端面の一部に前記リード線がはんだ
付け等の方法で点接続されているために、ブツ
シングとエレメントとの間のインダクタンスが
比較的大きいものであつたが、これに対して本
発明のものでは、金属ケースを用いず、従つ
て、ブツシングも不要となり、コンデンサエレ
メントから板状の端子導体を直接コンデンサエ
レメントの電極端面に面的に接続されているた
めに、電極端面の端子導体の接続面積が従来の
ものに比べてはるかに大きくすることができ
る。この端子導体と電極端面との接続面積が大
きいことは電極が巻回して構成されていること
から、電極の各部分に対し、端子導体より直接
給電が行なわれることを意味し、インダクタン
スが小さくできることになる。
(3) Since the capacitor 2 has a terminal conductor connected to the end face of the electrode by a method such as direct soldering, it is possible to manufacture the capacitor itself with a small inductance. In conventional capacitor elements, the capacitor element is housed in a metal case, and the bushing provided in the metal case and the capacitor element are connected using flexible lead wires, so the cross-sectional area of the lead wires is relatively thin.
Furthermore, since the lead wire is point-connected to a part of the electrode end surface by a method such as soldering, the inductance between the bushing and the element is relatively large. In this case, a metal case is not used, bushing is not required, and the plate-shaped terminal conductor from the capacitor element is connected directly to the electrode end surface of the capacitor element, so that the terminal conductor on the electrode end surface is The connection area can be made much larger than conventional ones. The large connection area between the terminal conductor and the end face of the electrode means that since the electrode is configured by winding, power is supplied directly from the terminal conductor to each part of the electrode, which reduces inductance. become.

(4) 密封容器内にコンデンサを内蔵しないため
に、密封容器が小形となり、労働安全衛生法に
定める圧力容器の規制を受けない簡易容器とす
ることが可能となり、従つて、製作期間も短か
く且つ経済的な製作が可能となる。
(4) Since the capacitor is not built into the sealed container, the sealed container is small and can be made into a simple container that is not subject to the regulations for pressure vessels stipulated in the Industrial Safety and Health Act. Therefore, the manufacturing period is shortened. Moreover, economical production becomes possible.

(5) 万一、コンデンサ2が故障すると、第3図に
示す方法では密封容器を開放し、内部に収納の
コンデンサを交換又は修理した後、再密封し、
冷媒を真空注入しなければならないが、本発明
の装置においては、密封容器を開封することを
要さず、そのまま、コンデンサ2の端子導体2
D,2Eと気密ブツシング21a,21bとの
接続を切り放すことにより、容易にコンデンサ
2の交換が可能となり、従つて、修理期間の短
縮と修理費用の大幅な改善とが可能となる。
(5) In the event that the capacitor 2 breaks down, the method shown in Figure 3 involves opening the sealed container, replacing or repairing the capacitor stored inside, and then resealing the container.
Although the refrigerant must be injected under vacuum, the device of the present invention does not require opening the sealed container, and the terminal conductor 2 of the capacitor 2 can be directly injected into the terminal conductor 2 of the capacitor 2.
By disconnecting D, 2E from the airtight bushings 21a, 21b, the capacitor 2 can be easily replaced, thereby shortening the repair period and significantly reducing the repair cost.

以上のように、本発明の半導体沸騰冷却装置に
おいては、数々の特徴を有しており、極めて実用
性の高い有効なものであるという効果を有してい
る。
As described above, the semiconductor evaporative cooling device of the present invention has many features and has the effect of being extremely practical and effective.

なお、第4図に示す実施例においては、密封容
器10の下方にコンデンサ2を配設しているが、
スナバー回路の配線が短かくできるのであれば、
密封容器10のいかなる方向に配設しても差し支
えなく、また、ダイオード3を密封容器10内に
収納した場合を示したが、これも密封容器内に限
る必要はなく、密封容器外に設置しても差し支え
ない。更に、抵抗器4を密封容器10内に収納し
て構成することも差し支えない。
In the embodiment shown in FIG. 4, the capacitor 2 is disposed below the sealed container 10.
If the snubber circuit wiring can be shortened,
The diode 3 may be placed in any direction in the sealed container 10, and although the case where the diode 3 is housed in the sealed container 10 is shown, it is not necessary to place it inside the sealed container either, and it may be placed outside the sealed container. There is no problem. Furthermore, the resistor 4 may be housed in the sealed container 10.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は半導体とスナバー回路の一例を示す回
路構成図、第2図は従来の半導体沸騰冷却装置の
構成を示す縦断面説明図、第3図は従来装置の欠
点を改良するための一方法を示す縦断面構造説明
図、第4図は本発明の半導体沸騰冷却装置の一実
施例を示す縦断面構成説明図、第5図は箔電極形
コンデンサの縦断面図である。 1……半導体、2……コンデンサ、3……ダイ
オード、4……抵抗器、10……密封容器、1
1,21a,21b……気密ブツシング、12,
13a,13b,13c,13a′,13b′,13
c′,17,22a,22b……導体、14……凝
縮器、16……気相冷媒、18……液相冷媒、2
3……断熱材。なお、各図中、同一符号は同一又
は相当部分を示す。
Fig. 1 is a circuit configuration diagram showing an example of a semiconductor and snubber circuit, Fig. 2 is a vertical cross-sectional explanatory diagram showing the structure of a conventional semiconductor evaporative cooling device, and Fig. 3 is a method for improving the drawbacks of the conventional device. FIG. 4 is an explanatory longitudinal sectional view showing an embodiment of the semiconductor evaporative cooling device of the present invention, and FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a foil electrode type capacitor. 1... Semiconductor, 2... Capacitor, 3... Diode, 4... Resistor, 10... Sealed container, 1
1, 21a, 21b...airtight bushing, 12,
13a, 13b, 13c, 13a', 13b', 13
c', 17, 22a, 22b... Conductor, 14... Condenser, 16... Gas phase refrigerant, 18... Liquid phase refrigerant, 2
3...Insulation material. In each figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 密封容器内に封入された冷却媒体に浸漬して
収納された半導体を、上記冷却媒体の液相と気相
との相変化を利用して半導体に発生した熱を凝縮
器に熱伝達することにより冷却すると共にスナバ
ー回路を備えている半導体沸騰冷却装置におい
て、上記密封容器の上記半導体に近接した壁部に
上記半導体と接続される気密ブツシングを設け、
上記密封容器の上記気密ブツシング設置の壁部外
に近接してスナバー回路用コンデンサを設置し、
上記コンデンサの端子と上記気密ブツシングを直
接接続して、上記密封容器内の上記半導体と上記
密封容器外の上記コンデンサとを配線接続してス
ナバー回路を構成していることを特徴とする半導
体沸騰冷却装置。 2 密封容器の気密ブツシング設置の壁部外に近
接して設置されたスナバー回路用コンデンサが、
上記壁部との間に断熱材を介して設置されている
特許請求の範囲第1項記載の半導体沸騰冷却装
置。
[Scope of Claims] 1. Heat generated in the semiconductor is condensed by using a phase change between a liquid phase and a gas phase of the cooling medium, which is stored in a semiconductor immersed in a cooling medium sealed in a sealed container. In a semiconductor boiling cooling device which performs cooling by transferring heat to a container and is equipped with a snubber circuit, an airtight bushing connected to the semiconductor is provided on a wall portion of the sealed container close to the semiconductor;
A snubber circuit capacitor is installed close to the outside of the wall where the airtight bushing is installed in the sealed container,
Semiconductor boiling cooling characterized in that the terminal of the capacitor is directly connected to the airtight bushing, and the semiconductor inside the sealed container and the capacitor outside the sealed container are wire-connected to form a snubber circuit. Device. 2 The snubber circuit capacitor installed close to the outside of the wall of the airtight bushing of the sealed container is
The semiconductor boiling cooling device according to claim 1, wherein the semiconductor boiling cooling device is installed with a heat insulating material interposed between the wall portion and the wall portion.
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