JPH0466389B2 - - Google Patents

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JPH0466389B2
JPH0466389B2 JP61136718A JP13671886A JPH0466389B2 JP H0466389 B2 JPH0466389 B2 JP H0466389B2 JP 61136718 A JP61136718 A JP 61136718A JP 13671886 A JP13671886 A JP 13671886A JP H0466389 B2 JPH0466389 B2 JP H0466389B2
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JP
Japan
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heat pipe
heat
nozzle
pipe
tip
Prior art date
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JP61136718A
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JPS62293654A (ja
Inventor
Takashi Murase
Suemi Tanaka
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は改良された半導体用ヒートパイプ冷却
器およびその製造方法に関するものである。
(従来の技術) サイリスタ等の半導体の冷却用としてヒートパ
イプを用いた冷却器は本発明者等により特開昭60
−57956号としてすでに公知である。この半導体
用ヒートパイプ冷却器は第4図に示すように銅な
どの熱伝導のよい金属からなるヒートパイプ1に
同じく熱伝導のよいアルミニウムなどからなるフ
イン2が挿着されて放熱部を形成し、ヒートパイ
プの下方端が熱伝導のよい銅などからなる金属ブ
ロツク3に挿着され、金属ブロツクに取付けられ
たサイリスタ等の半導体4から発熱された熱をヒ
ートパイプに伝達しフインにより自然またはフア
ンなどにより強制冷却させて半導体の効率を高め
るものである。なお必要に応じて電流取出し用の
端子5が取付けられる。サイリスタ等の半導体面
は通常、電位を持つているため、これが金属ヒー
トパイプを介して放熱部に通電されるため使用環
境によつては取扱上非常に危険な状況にあつた。
特に最近は電車などの車輛に搭載される場合があ
り、安全上問題があつた。そこでサイリスタ等の
半導体と金属ブロツクとの間に比較的熱伝導性の
良い窒化アルミなどのセラミツク製絶縁板を設け
電気的に絶縁することが試みられている。しかし
上記の窒化アルミなどは熱性能、機械強度、信頼
性などの点でなお問題があつた。
(問題点を解決するための手段) 本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、
一端が半球状または円錐状に絞られその先端にノ
ズルを有し、かつ内面にV字状の条溝を有する1
本または複数本のヒートパイプにフインを多数挿
着して放熱部を形成し、その下方に一端が半球状
または円錐状に絞られ溶接により封止され、かつ
内面にV字状の条溝を有する1本または複数本の
ヒートパイプを金属ブロツクに挿着して吸熱部を
形成し、該放熱部と吸熱部との中間を電気絶縁性
のパイプで接続し、かつ作動液が電気絶縁性のも
のであることを特徴とする半導体用ヒートパイプ
冷却器であり、また一端が半球状または円錐状に
絞られその先端にノズルを有し、かつ内面にV字
状の条溝を有する1本または複数本のヒートパイ
プの端部と、一端が半球または円錐状に絞られ溶
接により封止され、かつ内面にV字状の条溝を有
する1本または複数本のヒートパイプの端部を封
着金属を介して電気絶縁性のパイプで接続し、該
ヒートパイプの下方端に金属ブロツクをハンダ付
け挿着した後ヒートパイプ先端のノズルから電気
絶縁性の作動液を注入し、該金属ブロツクを加熱
して作動液を沸騰させヒートパイプ内部を脱気
し、該ノズルをかしめにより封止し、その先端を
溶接してヒートパイプ化し放熱部にフインを挿着
することを特徴とする半導体用ヒートパイプ冷却
器の製造方法である。さらに上記製造方法におい
てヒートパイプの下方端に金属ブロツクをハンダ
付け挿着した後ヒートパイプの先端のノズルを介
してヒートパイプの内部を真空とし次いで電気絶
縁性の作動液を注入し、該ノズルをかしめにより
封止し、その先端を溶接してヒートパイプ化する
ことを特徴とする半導体ヒートパイプ冷却器の製
造方法である。
すなわち第1発明は、放熱部と吸熱部のヒート
パイプの中間において例えばアルミナ、マグネシ
ヤ、ガラス、セラミツク等なかなる無機質の電気
絶縁性パイプで接続して吸熱部の半導体からの電
気的なリークを上記の電気絶縁性パイプで遮断し
て放熱部まで電流が及ばないようにした半導体用
ヒートパイプ冷却器である。
しかして上記において用いられるヒートパイプ
は放熱部および吸熱部ともに熱伝導性のよい銅、
アルミニウムなどの金属でその内面にはV字状の
条溝を有するものでありこの条溝は吸熱部におい
ては作動液の蒸発を促進し、放熱部にあつては表
面積が拡大されるため放熱性を向上させるもので
ある。したがつて上記の条溝はできるだけ細かい
方が良い。しかして上記の放熱部を構成するヒー
トパイプは、その上端が半球状または円錐状に絞
られ、その先端にノズルを有するものであるが、
これはヒートパイプの端部をこのように形成する
とヒートパイプ内面に設けたV字状の条溝が端部
までおよんでいるためヒートパイプとして効率が
高められるものである。またその先端のノズルは
作動液を注入するためのものである。さらに吸熱
部のヒートパイプの下端が半球状または円錐状に
絞られているのは上記の放熱部の場合と同様にヒ
ートパイプ内面に設けたV字状の条溝が端部まで
およんでいるため蒸発効率が向上するものであ
る。
しかして第2発明の半導体用ヒートパイプ冷却
器の製造は、先ず熱伝導のよい銅、アルミニウム
などの金属管の内面にプラグ引きによりV字状の
条溝を形成すると共に外径を所望の寸法に仕上げ
る。次にこのパイプの一端をスピニング加工によ
り半球状または円錐状に成形し、さらにその先端
に細孔部を有するノズルを成形して作動液注入部
とする。他端もスピニング加工により半球状また
は円錐状に成形し、その先端を溶接により封止す
る。このようにして1本のヒートパイプの容器が
出来る。これを適宜所望の長さに切断し、ヒート
パイプの両端にコバールなどの封着金属を介して
アルミナ、マグネシヤ、ガラス、セラミツク等か
らなる無機質の電気絶縁性パイプを接続する。
次にこの下端の銅、アルミニウムなどの熱伝導
のよい金属ブロツクをヒートパイプの外径に合わ
せて穿孔した孔に挿入してハンダ付けを行ない金
属ブロツクとヒートパイプを固着する。この後ヒ
ートパイプ先端のノズルからフレオン113など電
気絶縁性の作動液を注入し次いで金属ブロツクを
作動液の沸騰温度近くの50℃以上に加熱してフレ
オンを沸騰し、ヒートパイプ内部を脱気しノズル
をかしめにより封止し、さらにその先端を溶接し
てヒートパイプ化するものである。
上記のヒートパイプ化する作業を、ヒートパイ
プと金属ブロツクのハンダ付け後に行うのはヒー
トパイプ化を先に仕上げるとハンダ付けの際に
200℃付近の温度にヒートパイプも加熱されてフ
レオンが分解してしまい作動液として作動しなく
なるからである。しかして、上記のヒートパイプ
化は加熱して脱気する方法でなく、ヒートパイプ
の金属ブロツクをハンダ付けした後ならばヒート
パイプノズルを介して真空ポンプによりヒートパ
イプの内部を真空とし次いでフレオンなどの電気
絶縁性の作動液を注入し、ノズルをかしめにより
封止し、その先端を溶接してヒートパイプ化する
こともできる。この後放熱部にフインを挿着して
冷却器とするものである。
なお本発明の半導体用ヒートパイプ冷却器はヒ
ートパイプを縦位置でも横位置に配置しても良
く、特に横位置の場合においてもヒートパイプ内
面にV字状の条溝が設けてあるのでこれがウイツ
クとして有効に作用して放熱性を高めるものであ
る。
また放熱フインの挿着は電気絶縁性のパイプを
取付ける前に行なつてもよい。
(実施例) 以下に本発明の一実施例について説明する。
第1図aに示すように内面に軸方向に山の高さ
0.3mm、ピツチ0.6mmのV字状の条溝を有する外径
15.88mmの銅製のヒートパイプ1の上端部をスピ
ニング加工により半球状に成形し、その先端をさ
らにスピニング加工により細孔部を有するノズル
6とする。
一方下端を同様にスピニング加工により半球状
に成形し、かつその先端を溶接により封止したヒ
ートパイプ1′を作製する。このヒートパイプ1
と1′の中間に封着材のコバール7,7′がロウ接
されたアルミナパイプ8を挿入し高周波加熱によ
りヒートパイプとコバール部をロウ付け接合しヒ
ートパイプ1,1′を連結する。次に第1図bに
示すようにこの一体化したヒートパイプ1の一端
120mmを穿孔されたアルミニウム製の金属ブロツ
ク3に挿入し軟ロウ材9でロウ接して吸熱部とす
る。次に第1図cに示すようにヒートパイプの上
端のノズル6からフレオンの作動液10を注入
し、しかる後第2図aに示すように金属ブロツク
3をヒーターにより50℃以上に加熱して作動液を
沸騰せしめヒートパイプの内部を脱気し、その先
端のノズル6を圧着治具によりかしめてその上端
部をTIG溶接により溶着して封じヒートパイプ化
するものである。
この後第2図bに示すように多数のアルミニウ
ム製のフイン11をヒートパイプの上方に挿着し
て放熱部とするものである。
このようにして製造された半導体用ヒートパイ
プ冷却器は第3図に示すようにヒートパイプ1に
多数のフイン2が挿着されて放熱部をなし、その
下方に金属ブロツク3に挿着されたヒートパイプ
1′が吸熱部をなし、その中間を電気絶縁性パイ
プ8で接続する構造としたものである。
サイリスタなどの半導体4の発熱は金属ブロツ
ク3を介してヒートパイプ1′に伝達された放熱
部により放熱される。この際電気絶縁性のパイプ
8が設けられているので上方の放熱部には熱だけ
が伝達され電気的に絶縁されているので感電の危
険はない。作動液には電気絶縁性のものを使用し
ているのでこの点においても安全性が確保されて
いる。
そして放熱部のヒートパイプ1および吸熱部の
ヒートパイプ1′にはその横断面が第3図cに示
すような内面にV字状の条溝が設けられているの
で放熱性のおよび吸熱性が向上するものである。
(効果) 本発明によれば金属ブロツク面にサイリスタ等
の半導体を直接取付けてもヒートパイプの中間に
おいて電気的に絶縁されているためサイリスタの
電位が放熱部に伝わることなく熱だけが伝達され
るため感電などの危険が防止できる。また半導体
を直接金属ブロツクに取付られるので熱的な性能
も向上する。
さらにヒートパイプの内面にはV字状の条溝が
設けられているので放熱性および吸熱性が一層向
上するものである。
さらにヒートパイプの端部を半球状または円錐
状に形成してあるので条溝が端部まで及ぶことに
なり、端部が平板のものより有効面積が増してヒ
ートパイプとしての性能も増加するものである。
またその製造方法においてはヒートパイプ化を
金属ブロツクとヒートパイプのハンダ付け後に行
うので封入した作動液が作動しないという問題が
解消できる。
さらにヒートパイプに細孔部を有するノズルが
設けてあるので作動液の注入および封止などの作
業性が向上するなど多くの利点を有するもので工
業的に顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図a,b,cおよび第2図a,bはそれぞ
れ本発明の半導体用ヒートパイプ冷却器の製造方
法を示す図、第3図は本発明の半導体用ヒートパ
イプ冷却器を示す図でありaは正面図、bは平面
図、cはヒートパイプの横断面である。第4図は
従来の半導体用ヒートパイプ冷却器を示す図でa
は正面図、bは平面図である。 1,1′……ヒートパイプ、2……フイン、3
……金属ブロツク、4……半導体、5……端子、
6……ノズル、7,7′……コバール、8……電
気絶縁パイプ、9……ハンダ、10……作動液。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一端が半球状または円錐状に絞られその先端
    にノズルを有し、かつ内面にV字状の条溝を有す
    る1本または複数本のヒートパイプにフインを多
    数挿着して放熱部を形成し、その下方に一端が半
    球状または円錐状に絞られ溶接により封止され、
    かつ内面にV字状の条溝を有する1本または複数
    本のヒートパイプを金属ブロツクに挿着して吸熱
    部を形成し、該放熱部と吸熱部との中間を電気絶
    縁性のパイプで接続しかつ作動液が電気絶縁性の
    ものであることを特徴とする半導体用ヒートパイ
    プ冷却器。 2 一端が半球状または円錐状に絞られその先端
    にノズルを有し、かつ内面にV字状の条溝を有す
    る1本または複数本のヒートパイプの端部と、一
    端が半球状または円錐状に絞られ溶接により封止
    され、かつ内面にV字状の条溝を有する1本また
    は複数本のヒートパイプの端部を封着金属を介し
    て電気絶縁性のパイプで接続し、該ヒートパイプ
    の下方端に金属ブロツクをハンダ付け挿着した後
    ヒートパイプ先端のノズルから電気絶縁性の作動
    液を注入し、該金属ブロツクを加熱して作動液を
    沸騰させヒートパイプ内部を脱気し、該ノズルを
    かしめにより封止し、その先端を溶接してヒート
    パイプ化し、放熱部にフインを挿着することを特
    徴とする半導体用ヒートパイプ冷却器の製造方
    法。 3 ヒートパイプの下端に金属ブロツクをハンダ
    付け挿着した後ヒートパイプの先端ノズルを介し
    てヒートパイプの内部を真空とし次いで電気絶縁
    性の作動液を注入し、該ノズルをかしめにより封
    止し、その先端を溶接してヒートパイプ化するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の半導
    体ヒートパイプ冷却器の製造方法。
JP13671886A 1986-06-12 1986-06-12 半導体用ヒ−トパイプ冷却器およびその製造方法 Granted JPS62293654A (ja)

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