JPH0319228Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、例えばサイリスタ、ダイオード、
トランジスタのような半導体素子を冷却する冷却
装置に関する。

従来の技術 従来の半導体素子冷却装置は、冷媒を収容する
タンク部と、冷媒流通管および放熱フインを備え
た放熱部とが別々につくられ、これらが互いに組
み合わされて、溶接されるとともに、放熱部の上
端に空気溜め部が溶接により結合されていた（例
えば特開昭57−152150号公報参照）。しかしなが
ら、このような従来の装置では、工数が非常に多
くなり、装置の製造に手間がかかつて、製造コス
トが非常に高くついた。また相互に別体のタンク
部と放熱部とを組み合わせているために、冷却性
能が劣るとともに、装置が大型となり、広い取付
けスペースを必要とするという問題点があつた。

考案の目的 この考案の目的は、上記の従来技術の問題を解
決し、非常にコンパクトで、しかも冷却性能が優
れているうえに、その製造をきわめて容易にかつ
安価になし得る半導体素子冷却装置を提供しよう
とするにある。

考案の構成 この考案は、上記の目的を達成するために、下
端部と上端部にそれぞれ孔を有しかつ相互に所定
間隔をおいて配置された少なくとも３枚の縦長の
プレートと、隣り合うプレートの周縁部同志の間
に配置された環状連結壁と、環状連結壁の内部に
おいてプレートの中間部に対応するように配置さ
れた内部フインと、隣り合うプレートの間におい
て下側孔と上側孔をそれぞれ囲むように配置され
た上下一対のリングと、両リングの中間に介在さ
れた放熱フインとよりなり、上記すべての部材が
重合状態に接合されて、各プレートの下側孔と、
環状連結壁の下端部と、下部リングとによつて液
状冷媒および半導体素子が収められるタンク部が
形成され、各プレートの上側孔と、環状連結壁の
上端部と、上部リングとによつて空気溜め部が形
成されるとともに、タンク部および空気溜め部の
中間に、両者に連なりかつ内部フインが収められ
たガス状冷媒凝縮部と、放熱フインが存在せしめ
られた通風間隙部とよりなる放熱部が形成されて
いる半導体素子冷却装置を要旨としている。

実施例 つぎに、この考案の実施例を図面に基づいて説
明する。

なお、この明細書において、上下、左右および
前後とは第１図を基準とし、上とは第１図上側、
下とは同下側をいい、また左とは同図左側、右と
は同右側をいい、前とは同図図面紙葉の表側、後
とは同裏側をいうものとする。

図面において、１は半導体素子冷却装置で、こ
れは液状冷媒４を収容しかつこの液状冷媒に半導
体素子を浸漬するタンク部２と、タンク部２より
蒸発したガス状冷媒を凝縮させる放熱部３と、空
気溜め部１０とが一体に形成させられているもの
である。

５は並列状に配置された多数の偏平中空体で、
各偏平中空体５は、互いに対向状に配置された一
対の縦長の略長方形のプレート６と、両プレート
６の周縁部同志の間に配置された略長方形の環状
の連結壁７とによつて構成されている。各プレー
ト６の下端部には冷媒収容タンク部２を形成する
ための若干縦に長い略長方形の孔８があけられる
とともに、同上端部には空気溜め部１０を形成す
るための横に長い略長方形の孔９があけられてい
る。これらの孔８，９同志の中間において両プレ
ート６同志の間隙に水平断面波形の内部フイン１
１が配置されている。１２は一対の縦長の略長方
形のサイド・プレートで、これらは偏平中空体５
の左右両外側に配置されており、各サイド・プレ
ート１２の下端部にはタンク部２を形成するため
の円形の孔１３があけられている。

ここで、各偏平中空体５の一対のプレート６は
芯板１７の両面にろう材層１８を備えた薄手のブ
レージング・シート１６によりつくられ、また左
右一対のサイド・プレート１２は上記プレート６
の芯板１７よりも厚い芯板２３の両面にろう材層
２４を備えた厚手のブレージング・シート２２に
よりつくられている。

１４は隣り合う偏平中空体５同志、および偏平
中空体５とサイド・プレート１２の間の下端部に
孔８，１３を囲むようにそれぞれ介在させられた
下部リングで、これはタンク部２を形成するため
のものである。１５は同じく偏平中空体５同志、
および偏平中空体５とサイド・プレート１２の間
の上端部に孔９を囲むようにそれぞれ介在された
上部リングで、これは空気溜め部１０を形成する
ためのものである。

１９は下部リング１４と上部リング１５の中間
において隣り合う偏平中空体５同志および偏平中
空体５とサイド・プレート１２の間に介在された
垂直断面波形の外部放熱フイン、２０は左右両サ
イド・プレート１２の下端部に孔１３と連通状に
接続された一対のパイプ、２１は左右両サイド・
プレート１２の外面を被う薄板よりなる外装板
で、これによりブレージング・シート２２よりな
るサイド・プレート１２の外面が保護されてい
る。

左右両パイプ２０の各内端部には、薄肉の差込
み部２５が設けられるとともに、差込み部２５に
沿うように膨出部２６が設けられている。両パイ
プ２０の外端部にはフランジ２７が取り突けられ
るとともに蓋２８が被せ止められている。

タンク部２は、すべての偏平中空体５の下側孔
８の内側部分と、偏平中空体５同志および偏平中
空体５とサイド・プレート１２の間の下部リング
１４と、蓋２８を有する左右一対のパイプ２０に
よつて形成された空間部により構成されている。

放熱部３は、すべての偏平中空体５内の上下孔
８，９の中間部分すなわちタンク部２および空気
溜め部１０に連なりかつ内部フイン１１が収めら
れたガス状冷媒凝縮部４０と、放熱フイン１９の
存在する通風間隙部２９とによつて構成されてい
る。

空気溜め部１０は、すべての偏平中空体５の上
側孔９の内側部分と、偏平中空体５同志および偏
平中空体５とサイド・プレート１２の上端部とに
よつて形成された空間部により構成されている。

３０はタンク部２の冷媒に浸漬されたトランジ
スタ等の半導体素子、３１は冷却フインで、これ
らは交互に層状に重ね合わせられており、図示し
ない適宜の手段により水平状態に保持されてい
る。３２は半導体素子３０に電力を供給する電線
で、これの両端部は右側の蓋２８を貫通して外部
に取り出されている。３３は蓋２８の電線通過部
分に充填された絶縁材である。

３４は冷却装置１の右側サイド・プレート１２
の上端部に空気溜め部１０と連通するように接続
された細い導管で、この導管３４を通じて最初に
冷媒４が供給され、また冷却装置１内を減圧する
ため空気等が導管３４を経て吸引除去される。３
５は同じく右側サイド・プレート１２の上端部に
空気溜め部１０と連通するように接続された太い
Ｌ形の管で、これの先端部に冷却装置１内の圧力
が過大となつたときに作動する安全装置３６が取
り突けられている。３７は放熱部３の前後両側に
これをめぐるように取り突けられた横断面コ形の
一対のダクト接続部材、３８は冷却装置１の下端
部に設けられた左右一対の取付用脚である。

上記半導体素子冷却装置１は例えばつぎのよう
にして製造される。

第６図に示すように、サイド・プレート１２
と、上下リング１４，１５および放熱フイン１９
と、偏平中空体５を構成すべき一対のプレート６
と、連結壁７および内部フイン１１とを順に積層
状に組み合わせる。左右両サイド・プレート１２
の外面には外装板２１を重ね合わせるとともに、
両サイド・プレート１２の下端部の孔１３にそれ
ぞれパイプ２０の差込み部２５を差し込んでお
く。そしてこの組合わせ状態ですべての部材を例
えば真空ろう付け法により同時に接合する。

ここで、各偏平中空体５のプレート６と左右一
対のサイド・プレート１２は、共にアルミニウム
のブレージング・シート１６，２２よりつくられ
ているが、その他の部材はすべてアルミニウムの
ベア材によりつくられている。

サイド・プレート１２を構成するブレージン
グ・シート２２は、例えば厚さ4.5mm程度の厚い
芯板２３の両面にろう材層２４が設けられたもの
であり、したがつて強度が非常に大きい。これに
対し、偏平中空体５のプレート６を構成するブレ
ージング・シート１６は、例えば厚さ1.0〜1.2mm
程度の芯板１７の両面にろう材層１８が設けられ
たものである。

サイド・プレート１２のろう材層２４のクラツ
ド率、すなわち芯板２３に対するろう材層２４の
ろう材付着率はプレート６のろう材層１８のクラ
ツド率より小さくする。というのは、両プレート
６，１２の芯板１７，２３の厚みが極端に異なる
ので、サイド・プレート１２のろう材層２４のク
ラツド率をプレート６のろう材層１８のクラツド
率と同じものとすると、サイド・プレート１２の
ろう材が過多となり、真空ブレージングのさいの
ろう材溶融時に薄い放熱フイン１９がこのろう材
によつて溶かされてしまい、接合不良が生じるか
らである。

サイド・プレート１２のろう材層２４のクラツ
ド率は、プレート６のろう材層１８のクラツド率
の50％以下とするのが望ましい。

上記の構成を有する半導体素子冷却装置１にお
いて、タンク部２の液状冷媒４に浸漬された半導
体素子３０から熱が生じると、これが冷却フイン
３１を通じて冷媒４に速やかに伝達され、冷媒４
が蒸発せしめられる。冷媒４の蒸気はタンク部２
上方の偏平中空体５内を上昇して放熱部３に至
り、そこで内部フイン１１、プレート６、および
外部放熱フイン１９を介して空気と熱交換させら
れて、熱を放出する。これにより冷媒４は凝縮
し、凝縮後偏平中空体５内を液滴となつて流下
し、タンク部２に戻る。冷媒４のこのような作用
が繰り返されて、半導体素子３０が冷却される。

なお、上記実施例においては、各偏平中空体５
の一対のプレート６同志の周縁部が連結壁７を介
して接合されているが、その他たとえばプレート
６の周縁部を屈曲させて、プレート６に連結壁７
を一体に設け、この連結壁を対向プレート６の周
縁部あるいは対向プレート６の同様に屈曲した連
結壁に接合することにより、偏平中空体５を形成
するようにしてもよい。

プレート６およびサイド・プレート１２の形状
は、実施例のような略長方形だけでなく、その他
の形状であつても勿論よい。

上記実施例の半導体素子冷却装置はアルミニウ
ム製であるが、これは銅その他の金属によりつく
られていてもよい。

考案の効果 この考案による半導体素子冷却装置は、上述の
ように、下端部と上端部にそれぞれ孔８，９を有
しかつ相互に所定間隔をおいて配置された少なく
とも３枚の縦長のプレート６と、隣り合うプレー
ト６，６の周縁部同志の間に配置された環状連結
壁７と、環状連結壁７の内部においてプレート
６，６の中間部に対応するように配置された内部
フイン１１と、隣り合うプレート６，６の間にお
いて下側孔８と上側孔９をそれぞれ囲むように配
置された上下一対のリング１４，１５と、両リン
グ１４，１５の中間に介在された放熱フイン９と
よりなり、上記すべての部材が重合状態に接合さ
れて、各プレート６の下側孔８と、環状連結壁７
の下端部と、下部リング１４とによつて液状冷媒
４および半導体素子３０が収められるタンク部２
が形成され、各プレート６の上側孔９と、環状連
結壁７の上端部と、上部リング１５とによつて空
気溜め部１０の中間に、両者に連なりかつ内部フ
イン１１が収められたガス状冷媒凝縮部４０と、
放熱フイン１９が存在せしめられた通風間隙部２
９とよりなる放熱部３が形成されているもので、
半導体素子３０および液状冷媒４を収容するタン
ク部２と、これの上方の放熱部３と、空気溜め部
１０とが一体に形成されているから、冷却性能が
非常にすぐれており、かつきわめてコンパクト
で、取付けスペースが狭くてすむ。そのうえ、冷
却装置１は、その構成部材を順に積層状態に組み
合わせて、これらを同時にろう付けすることによ
り一体に製造することができるから、その製造を
きわめて容易かつ安価に行ない得るという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案の実施例を示すもで、第１図は
本考案品の部分切欠き正面図、第２図は同側面
図、第３図は第１図−線に沿う断面図、第４
図は第１図−線に沿う断面図、第５図は第１
図−線に沿う拡大断面図、第６図は分解斜視
図である。 １……半導体素子冷却装置、２……タンク部、
３……放熱部、４……冷媒、６……プレート、７
……連結壁、８……下側孔、９……上側孔、１０
……空気溜め部、１１……内部フイン、１４……
下部リング、１５……上部リング、１９……放熱
フイン、２９……通風間隙部、３０……半導体素
子、４０……ガス状冷媒凝縮部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 下端部と上端部にそれぞれ孔８，９を有しかつ
   相互に所定間隔をおいて配置された少なくとも３
   枚の縦長のプレート６と、隣り合うプレート６，
   ６の周縁部同志の間に配置された環状連結壁７
   と、環状連結壁７の内部においてプレート６，６
   の中間部に対応するように配置された内部フイン
   １１と、隣り合うプレート６，６の間において下
   側孔８と上側孔９をそれぞれ囲むように配置され
   た上下一対のリング１４，１５と、両リング１
   ４，１５の中間に介在された放熱フイン９とより
   なり、上記すべての部材が重合状態に接合され
   て、各プレート６の下側孔８と、環状連結壁７の
   下端部と、下部リング１４とによつて液状冷媒４
   および半導体素子３０が収められるタンク部２が
   形成され、各プレート６の上側孔９と、環状連結
   壁７の上端部と、上部リング１５とによつて空気
   溜め部１０が形成されるとともに、タンク部２お
   よび空気溜め部１０の中間に、両者に連なりかつ
   内部フイン１１が収められたガス状冷媒凝縮部４
   ０と、放熱フイン１９が存在せしめられた通風間
   隙部２９とよりなる放熱部３が形成されている半
   導体素子冷却装置。