JPH01192148A - 電気発熱体の冷却装置 - Google Patents
電気発熱体の冷却装置Info
- Publication number
- JPH01192148A JPH01192148A JP63017858A JP1785888A JPH01192148A JP H01192148 A JPH01192148 A JP H01192148A JP 63017858 A JP63017858 A JP 63017858A JP 1785888 A JP1785888 A JP 1785888A JP H01192148 A JPH01192148 A JP H01192148A
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- JP
- Japan
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- heat
- metal block
- electric
- heating element
- metal
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Insulating Bodies (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〕
この宅間は例えば半導体素子等の電気希熱体の冷却装置
に関するものである。
に関するものである。
第6図及び第7図は例えば昭和59年4月25日発行明
電時報N002通巻175号(昭和59年3.4月号、
P34〜P36)に示されて^るこの種装置の従来の構
成を示すもので第6図は正面断面図、第7図は側面断面
図である。これら各図にお^で、(1)はサイリスタ、
トランジスタなどの半導体素子等からなる電気角熱体C
以下、半導体素子と称す)。
電時報N002通巻175号(昭和59年3.4月号、
P34〜P36)に示されて^るこの種装置の従来の構
成を示すもので第6図は正面断面図、第7図は側面断面
図である。これら各図にお^で、(1)はサイリスタ、
トランジスタなどの半導体素子等からなる電気角熱体C
以下、半導体素子と称す)。
f2) d半導体素子(1)に密接して設けられた金属
ブロックであり、半導体素子【1)の全熱を導出するた
め銅、アルミニウム等の熱伝導性の良い金属で構成され
て^る。 (2A)け金属ブロック(2)に設けた端子
であシ、半導体素子(1)の電流を外部に敗り出す0(
3A)、(3B)、(3cりは金属ブロック(2)内く
形成された複数個の穴部%C4ム)、(4B)、(40
)Vi半導体素子【1)の発熱を外部へ導くためのヒー
トパイプであシ、それぞれ密封されたパイプ−の内部に
フロン等の液状の冷媒(6)を封入したもの〒ある。パ
イプ■の一端側(転)は金属ブロック(2)に形成した
穴部(3ム)、(3B) 。
ブロックであり、半導体素子【1)の全熱を導出するた
め銅、アルミニウム等の熱伝導性の良い金属で構成され
て^る。 (2A)け金属ブロック(2)に設けた端子
であシ、半導体素子(1)の電流を外部に敗り出す0(
3A)、(3B)、(3cりは金属ブロック(2)内く
形成された複数個の穴部%C4ム)、(4B)、(40
)Vi半導体素子【1)の発熱を外部へ導くためのヒー
トパイプであシ、それぞれ密封されたパイプ−の内部に
フロン等の液状の冷媒(6)を封入したもの〒ある。パ
イプ■の一端側(転)は金属ブロック(2)に形成した
穴部(3ム)、(3B) 。
(3C)にそれぞれ挿着され、パイプ−の他端側(財)
は金属ブロック(2)の外方、即ち、上方に延在してお
り、他端側(財)VCは放熱用のフィン(ロ)が設けら
れて−る。尚、冷媒(財)は常時はパイプ■の一端側(
aJVc位置するようになって^る。(5)ハ各ヒート
パイプ(4ム)、(4B)、(40)の他端(illQ
:lを覆うように設けられた風胴であり、!気絶縁材に
よ!りIll成されて^るへ(6)け風胴[5) IK
冷冷風供給するファン、(7)はこれら溝底部品が載冒
される基板であ!!7.11:気絶縁材によりlI成さ
れている。
は金属ブロック(2)の外方、即ち、上方に延在してお
り、他端側(財)VCは放熱用のフィン(ロ)が設けら
れて−る。尚、冷媒(財)は常時はパイプ■の一端側(
aJVc位置するようになって^る。(5)ハ各ヒート
パイプ(4ム)、(4B)、(40)の他端(illQ
:lを覆うように設けられた風胴であり、!気絶縁材に
よ!りIll成されて^るへ(6)け風胴[5) IK
冷冷風供給するファン、(7)はこれら溝底部品が載冒
される基板であ!!7.11:気絶縁材によりlI成さ
れている。
次に動作について説明する。半導体素子(1)によって
発生された熱は金属ブロック(2)に伝達され。
発生された熱は金属ブロック(2)に伝達され。
更で穴部(3A)、(3B)、(30)の壁面を経てヒ
ートパイプ(4A)、(4B)、(40)の一端側(6
)に伝達され、その内部に封入された冷媒(6)に伝達
される。この結果。
ートパイプ(4A)、(4B)、(40)の一端側(6
)に伝達され、その内部に封入された冷媒(6)に伝達
される。この結果。
冷媒G11)は沸騰ある−は蒸篭して気化し、第3図お
よび第4図の上方、即ち、パイプ■の他端側(至)に移
動する。他端側御にお−ではファン(6)からの冷却風
によってその壁面が冷却されるため、下方から移動して
きた気化した冷媒(2)が他端側(財)の壁面〒熱交換
することにより凝縮液化し、パイプ■の壁面に沿って再
び一端側(6)K還流するうこの場合。
よび第4図の上方、即ち、パイプ■の他端側(至)に移
動する。他端側御にお−ではファン(6)からの冷却風
によってその壁面が冷却されるため、下方から移動して
きた気化した冷媒(2)が他端側(財)の壁面〒熱交換
することにより凝縮液化し、パイプ■の壁面に沿って再
び一端側(6)K還流するうこの場合。
パイプ(ト)の内面を粗面に形成することによシ冷却効
果を一層増大することができる。半導体素子(1)に電
圧がかかると、金属ブロック(2)、ヒートパイプ(4
A’)、(4B)、(40)にもt位がかかる。従って
、風胴(5)、基板(7)ハ充分な絶縁強度と沿面距離
を有する絶縁材で構成し、取付側(アース側)との間で
絶縁を確実にする必要がある。尚、他端側(財)の冷却
はファン(6)によるタイプを示したが、これは自然対
流あるv−ht1輻射による冷却であっても同様である
0又、半導体素子〔1)の電流は金属ブロック(2)。
果を一層増大することができる。半導体素子(1)に電
圧がかかると、金属ブロック(2)、ヒートパイプ(4
A’)、(4B)、(40)にもt位がかかる。従って
、風胴(5)、基板(7)ハ充分な絶縁強度と沿面距離
を有する絶縁材で構成し、取付側(アース側)との間で
絶縁を確実にする必要がある。尚、他端側(財)の冷却
はファン(6)によるタイプを示したが、これは自然対
流あるv−ht1輻射による冷却であっても同様である
0又、半導体素子〔1)の電流は金属ブロック(2)。
端子(2A)を経て外部に&シ出す。
しかしながら上述した従来装置では、金属ブロック(2
)、ヒートパイプ(4k)、(4B)、(40)VCも
電位がかかるために、風胴(5)、基板(7)を高価な
絶縁材で構成する必要があり、全体として高価な装置と
なふ課題がある。特に風胴(5)はパイプ−。放熱用の
フィン■を囲繞するため形状が大きくなり材料費用も増
大し、又、形状も複雑となる課題を有してvhX。さら
に、パイプ−。放熱用のフィン(ロ)には冷却風が供給
されるため導電性のゴミなどの無−清浄な冷却風を必要
とする課題がある。又、基板(7)は金属ブロック(2
)などの重量を支え石ために必要以上に板厚の大きな高
価な絶縁基板となる[題がある。
)、ヒートパイプ(4k)、(4B)、(40)VCも
電位がかかるために、風胴(5)、基板(7)を高価な
絶縁材で構成する必要があり、全体として高価な装置と
なふ課題がある。特に風胴(5)はパイプ−。放熱用の
フィン■を囲繞するため形状が大きくなり材料費用も増
大し、又、形状も複雑となる課題を有してvhX。さら
に、パイプ−。放熱用のフィン(ロ)には冷却風が供給
されるため導電性のゴミなどの無−清浄な冷却風を必要
とする課題がある。又、基板(7)は金属ブロック(2
)などの重量を支え石ために必要以上に板厚の大きな高
価な絶縁基板となる[題がある。
この発明は上記のような課題を解消するためになされた
ものであシ、金属ブロック、ヒートパイプに電位が伝わ
らない電気希熱体の冷却装置を提供するものであふ。
ものであシ、金属ブロック、ヒートパイプに電位が伝わ
らない電気希熱体の冷却装置を提供するものであふ。
この発明に係る電気希熱体の冷却装置は、!を気発熱体
と金属ブロックとの間に高熱伝導性電気絶縁体を配設し
、高熱伝導性電気絶縁体の両面に一体的に導体金属を配
設したものである。
と金属ブロックとの間に高熱伝導性電気絶縁体を配設し
、高熱伝導性電気絶縁体の両面に一体的に導体金属を配
設したものである。
〔作用〕
この発明における電気希熱体の冷却装置は、高熱伝導性
電気絶縁体によプ電気希熱体の熱を金属ブロックに伝え
ふと共に電気希熱体の電位を金属ブロックに伝えず電気
絶縁する0又、高熱伝導性電気絶縁体の両面に一体的に
配設した導体金属により接触熱抵抗を低減する。
電気絶縁体によプ電気希熱体の熱を金属ブロックに伝え
ふと共に電気希熱体の電位を金属ブロックに伝えず電気
絶縁する0又、高熱伝導性電気絶縁体の両面に一体的に
配設した導体金属により接触熱抵抗を低減する。
以下、この発明の一実施例を第1図および第2図に基づ
いて説明する。第1図は正面断面図、第2図は側面断面
図である。これら各図において。
いて説明する。第1図は正面断面図、第2図は側面断面
図である。これら各図において。
(2)tf金属ブロックであり、従来のような端子(2
A)を有して−な1Ao(8)!fi半導体素子【1)
と金属ブロック(2)との間に配設され、半導体素子(
1)の電流を外部に暇り出す端子であ〕、導電性金属か
らな石。
A)を有して−な1Ao(8)!fi半導体素子【1)
と金属ブロック(2)との間に配設され、半導体素子(
1)の電流を外部に暇り出す端子であ〕、導電性金属か
らな石。
(9)は半導体素子(1)と金属ブロック(2)との間
、即ち。
、即ち。
端子(8)と金属ブロック(2)との間に配設された高
熱伝導性電気絶縁体であり、例えばセラミックペーパー
に樹脂を含浸させたプリプレグシートを積層し加熱硬化
させて形成されており、半導体素子(1)が帛生じた熱
を金属ブロック(2)に伝えると共に半導体素子(1)
の電位を金属ブロック(2)に伝えず電気絶縁する。(
loa)、(10b)は高熱伝導性電気絶縁体(9)の
両面に一体的に配設された導体金属であり、高熱伝導性
電気絶縁体(9)の端子(8)側の接触面並びに高熱伝
導性電気絶縁体(9)の金属ブロック(2)側の接触面
に設けている。α1)ハ各ヒートバ(7’ (4A)。
熱伝導性電気絶縁体であり、例えばセラミックペーパー
に樹脂を含浸させたプリプレグシートを積層し加熱硬化
させて形成されており、半導体素子(1)が帛生じた熱
を金属ブロック(2)に伝えると共に半導体素子(1)
の電位を金属ブロック(2)に伝えず電気絶縁する。(
loa)、(10b)は高熱伝導性電気絶縁体(9)の
両面に一体的に配設された導体金属であり、高熱伝導性
電気絶縁体(9)の端子(8)側の接触面並びに高熱伝
導性電気絶縁体(9)の金属ブロック(2)側の接触面
に設けている。α1)ハ各ヒートバ(7’ (4A)。
(4B)、(40)の他端側−を覆うように設けられた
風胴であり、従来のように必ずしも電気絶縁材で構成す
る必要はない。紛は各構成部品が載置される基板であり
、従来のように必ずしも電気絶縁材で構成する必要はな
いう 次に動作につハて説明する。半導体素子(1)から余生
した熱は端子(8)、導体金属(10a)、高熱伝導性
電気絶縁体(9)、導体金属(ION 、金属ブロック
(2)に伝達され、更に穴部(3A)、(3B)、(3
0)の壁面を経てヒートパイプ(4A1.(4B)、(
40)の一端側に)に伝達され、その内部に封入された
冷媒0刀に伝達さハる。この結果、冷媒0Dは沸騰ある
−は蒸発して気化する。その後の熱伝達機能Vi従来の
ものと同様であるため説明を省略する。又、半導体素子
〔1)に流れる電流は端子(8)より外部へ敗シ出され
る。そして、高熱伝導性電気絶縁体(9)により金属ブ
ロック(2)、ヒートパイプ(4A)、(4B)、(4
(i)は半導体素子(1)、端子(8)と電気的に絶縁
されており電位がかからなり0従って、風胴αB、基板
(2)は電気絶縁材で構成する必要がなく、非常に安価
な装置とすることができる。又、基板(2)は電気絶縁
材で酵成しなくてよ^ので、必要以上に板厚を犬きくす
る必要がな′lAo又、風胴oh電気絶縁材で構成しな
くてよいので、その製作を容易に行うことができる。
風胴であり、従来のように必ずしも電気絶縁材で構成す
る必要はない。紛は各構成部品が載置される基板であり
、従来のように必ずしも電気絶縁材で構成する必要はな
いう 次に動作につハて説明する。半導体素子(1)から余生
した熱は端子(8)、導体金属(10a)、高熱伝導性
電気絶縁体(9)、導体金属(ION 、金属ブロック
(2)に伝達され、更に穴部(3A)、(3B)、(3
0)の壁面を経てヒートパイプ(4A1.(4B)、(
40)の一端側に)に伝達され、その内部に封入された
冷媒0刀に伝達さハる。この結果、冷媒0Dは沸騰ある
−は蒸発して気化する。その後の熱伝達機能Vi従来の
ものと同様であるため説明を省略する。又、半導体素子
〔1)に流れる電流は端子(8)より外部へ敗シ出され
る。そして、高熱伝導性電気絶縁体(9)により金属ブ
ロック(2)、ヒートパイプ(4A)、(4B)、(4
(i)は半導体素子(1)、端子(8)と電気的に絶縁
されており電位がかからなり0従って、風胴αB、基板
(2)は電気絶縁材で構成する必要がなく、非常に安価
な装置とすることができる。又、基板(2)は電気絶縁
材で酵成しなくてよ^ので、必要以上に板厚を犬きくす
る必要がな′lAo又、風胴oh電気絶縁材で構成しな
くてよいので、その製作を容易に行うことができる。
さらに、バイブ帥、放熱用のフィン■には電位がかから
なハので、導電性のゴミなどの無い清浄な冷却風を必ず
しも供給しなくてもよく1又、風胴(2)を設けなくて
もよい。
なハので、導電性のゴミなどの無い清浄な冷却風を必ず
しも供給しなくてもよく1又、風胴(2)を設けなくて
もよい。
尚、高熱伝導性電気絶縁体(9)と導体金属(10a)
。
。
(10b)との一体的構成け、例えばセラミックペーパ
ーに樹脂を含浸させたブリプレグシートラ半硬化状態で
一方の導体金jEi(1,oa)に積層しさらに他方の
導体金属(10b)を重ね合わせ、高熱伝導性電気絶縁
体(9)と導体金属(10a)、(IONとを一体的に
構成する0 又、セラミックペーパーとしては1例えばアルミナ短繊
維と有機バインダーとしてミクロフィブリル化セルロー
スを用へで成形されたアルミナペーパーとしてもよく、
熱伝導性大、電気絶縁性大。
ーに樹脂を含浸させたブリプレグシートラ半硬化状態で
一方の導体金jEi(1,oa)に積層しさらに他方の
導体金属(10b)を重ね合わせ、高熱伝導性電気絶縁
体(9)と導体金属(10a)、(IONとを一体的に
構成する0 又、セラミックペーパーとしては1例えばアルミナ短繊
維と有機バインダーとしてミクロフィブリル化セルロー
スを用へで成形されたアルミナペーパーとしてもよく、
熱伝導性大、電気絶縁性大。
防錆大、耐環境性大、耐圧接強度大などの優れた利点を
有している。尚、セラミックペーパートシてアルミナペ
ーパーに限定されるものではなく類似のものも含むこと
ば勿論のことである。
有している。尚、セラミックペーパートシてアルミナペ
ーパーに限定されるものではなく類似のものも含むこと
ば勿論のことである。
又、導体金属(loa)、(lob)に接着剤などを塗
布して導体金属(loa)VC端子(8)、あるいは半
導体素子(1)を含めて接合し、導体金属(10′b)
に金属ブロック(2)、あるいけヒートパイプ(4k)
、(4B)、(40)を含めて接合し、半導体素子〔1
)、端子C8)、導体金属(10a)、(10b)、と
高熱伝導性電気絶縁体(9)との−体m成体、金属ブロ
ック(2)、ヒートパイプ(4A)。
布して導体金属(loa)VC端子(8)、あるいは半
導体素子(1)を含めて接合し、導体金属(10′b)
に金属ブロック(2)、あるいけヒートパイプ(4k)
、(4B)、(40)を含めて接合し、半導体素子〔1
)、端子C8)、導体金属(10a)、(10b)、と
高熱伝導性電気絶縁体(9)との−体m成体、金属ブロ
ック(2)、ヒートパイプ(4A)。
(4B)、(40)等を一体構成としたユニット化とす
ることにより、組立性向上、運搬性向上等を図ることが
できる。又、導体金属rloa’l、(IONによシ高
熱伝導性電気絶縁体(9)と端子(8)、金属ブロック
(2)との接触熱抵抗を低減することができ、半導体素
子(1)からt生した熱の金属ブロック(2)への熱伝
導性をさらに高めることができ冷却特性もさらに向上す
る。
ることにより、組立性向上、運搬性向上等を図ることが
できる。又、導体金属rloa’l、(IONによシ高
熱伝導性電気絶縁体(9)と端子(8)、金属ブロック
(2)との接触熱抵抗を低減することができ、半導体素
子(1)からt生した熱の金属ブロック(2)への熱伝
導性をさらに高めることができ冷却特性もさらに向上す
る。
又、第3図に示すように導体金属(10a)、(lo’
b)の熱通過面積を拡大して熱抵抗をさらに低減するよ
うにしてもよハ0さらに、第4図、第5図にそ名、それ
示すように導体金属(1oa)、(xob)の寸法を高
熱伝導性電気絶縁体(9)より小さくし沿面距離を長く
すること本可能である。
b)の熱通過面積を拡大して熱抵抗をさらに低減するよ
うにしてもよハ0さらに、第4図、第5図にそ名、それ
示すように導体金属(1oa)、(xob)の寸法を高
熱伝導性電気絶縁体(9)より小さくし沿面距離を長く
すること本可能である。
尚、ヒートパイプ内に封入される冷媒として。
水、アンモニア、フロリナート、ダウサーム、アルコー
ル等9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−る〇 又、電気定熱体としては、半導体素子に限定されるもの
〒!riなく、各種電子部品、電気素子などにも適用し
得ることは勿論のことであり、同様の効果を奏する。
ル等9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−る〇 又、電気定熱体としては、半導体素子に限定されるもの
〒!riなく、各種電子部品、電気素子などにも適用し
得ることは勿論のことであり、同様の効果を奏する。
との発明は以上説明した通シ、電気希熱体と金属ブロッ
クとの間に配設した高熱伝導性電気絶縁体と、この高熱
伝導性電気絶縁体の両面に一体的に配設さhた導体金属
を設けたことだよシ、電気希熱体の熱を金属ブロックに
伝えると共に電気希熱体の電位を金属ブロックに伝えず
電気絶縁するようにしたので、甑めて安価な装置を得る
ことができる。又、接触熱抵抗の低減も図れ、冷却特注
が向上する。
クとの間に配設した高熱伝導性電気絶縁体と、この高熱
伝導性電気絶縁体の両面に一体的に配設さhた導体金属
を設けたことだよシ、電気希熱体の熱を金属ブロックに
伝えると共に電気希熱体の電位を金属ブロックに伝えず
電気絶縁するようにしたので、甑めて安価な装置を得る
ことができる。又、接触熱抵抗の低減も図れ、冷却特注
が向上する。
第1図および第2図はこの発明の一実施例による電気希
熱体の冷却装置を示す正面断面図および側面断面図、第
3図、第4図、第5図はそれぞれこの発明の他の実施例
による電気希熱体の冷却装置を示す要部正面図、第6図
および第を図は従来の電気希熱体の冷却装置を示す正面
断面図および側面断面図である。 図において、(1)は電気希熱体、(2)は金属ブロッ
ク、(4A)、(4B)、(4CりTriヒートパイプ
、(9)は高熱伝導性電気絶縁体、(10a)、rlo
b)tt導体金属である。 尚1図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
熱体の冷却装置を示す正面断面図および側面断面図、第
3図、第4図、第5図はそれぞれこの発明の他の実施例
による電気希熱体の冷却装置を示す要部正面図、第6図
および第を図は従来の電気希熱体の冷却装置を示す正面
断面図および側面断面図である。 図において、(1)は電気希熱体、(2)は金属ブロッ
ク、(4A)、(4B)、(4CりTriヒートパイプ
、(9)は高熱伝導性電気絶縁体、(10a)、rlo
b)tt導体金属である。 尚1図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (4)
- (1) 電気発熱体が装着され上記電気発熱体のヒート
シンクとなり得る金属ブロックと、上記金属ブロックに
連設され内部に冷媒が封入されたヒートパイプと、上記
電気発熱体と上記金属ブロックとの間に配設された高熱
伝導性電気絶縁体と、上記高熱伝導性電気絶縁体の両面
に一体的に配設された導体金属とを備えたことを特徴と
する電気希熱体の冷却装置。 - (2) 電気発熱体,導体金属,高熱伝導性電気絶縁体
,金属ブロックを一体的に構成しユニット化したことを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電気発熱体の冷
却装置。 - (3) 高熱伝導性電気絶縁体はセラミックペーパーに
樹脂を含浸させたプリプレグシートを積層し加熱硬化さ
せて形成されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
又は第2項記載の電気発熱体の冷却装置。 - (4) セラミックペーパーはアルミナペーパーからな
ることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の電気発
熱体の冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63017858A JPH01192148A (ja) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | 電気発熱体の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63017858A JPH01192148A (ja) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | 電気発熱体の冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01192148A true JPH01192148A (ja) | 1989-08-02 |
Family
ID=11955356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63017858A Pending JPH01192148A (ja) | 1988-01-28 | 1988-01-28 | 電気発熱体の冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01192148A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5925929A (en) * | 1992-07-03 | 1999-07-20 | Hitachi, Ltd. | Cooling apparatus for electronic elements |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5326865B2 (ja) * | 1974-11-05 | 1978-08-04 | ||
| JPS5989442A (ja) * | 1982-11-15 | 1984-05-23 | Fuji Electric Co Ltd | 平形シリコン整流素子の加圧装置 |
-
1988
- 1988-01-28 JP JP63017858A patent/JPH01192148A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5326865B2 (ja) * | 1974-11-05 | 1978-08-04 | ||
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| US5925929A (en) * | 1992-07-03 | 1999-07-20 | Hitachi, Ltd. | Cooling apparatus for electronic elements |
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