JPH06829Y2 - ベローズ型ヒートシンクデバイス - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、半導体デバイス内部で発生する熱を除去する
ベローズ型ヒートシンクデバイスに関する。

〔従来の技術〕

従来、ＩＣやパワートランジスタ、抵抗といった半導体
デバイスから発生する熱を除去し、その性能低下や破損
を防止する手段として、第３図に一例を示すように、銅
またはアルミニウム等の良導体からなり多数の放熱フィ
ン１０２を有するヒートシンク１０１が知られている。

抵抗発熱体である前記半導体デバイス１０３はネジ１０
４によってヒートシンク１０１に固定され、このヒート
シンク１０１を介して図示しないプリント基板に取り付
けられる。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記ヒートシンク１０１は、その材料である銅やアルミ
ニウムの熱伝導性を利用して、放熱フィン１０２から空
気中へ熱を放散するものであるが、半導体デバイス１０
３のパワーレベルの増大に伴う発熱量の増大に対処する
ためには、放熱フィン１０２をより大きくしなければな
らず、部品の高密度実装化を阻害したり、あるいは冷却
水の導入を必要とする場合もあった。

本考案は、このような点に鑑み、発熱する半導体デバイ
スからの放熱性を向上させることを課題とするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため、本考案に係るベローズ型ヒー
トシンクデバイスは、底板にリード端子を有する金属ベ
ローズと、この金属ベローズ内の密封空間に挿設固定し
た金属メッシュ筒と、前記金属ベローズ内の密封空間に
封入した適量の冷媒液とを有し、発熱半導体デバイス
が、前記密封空間下部にあって前記金属メッシュ筒の内
側に位置して前記金属ベローズの底板に固定され、前記
リード端子に接続されてなることを特徴としており、前
記密封空間内の冷媒の変態に伴う潜熱の移動という形
で、半導体デバイスからの熱を除去するものである。

〔作用〕

金属ベローズ内の密封空間に封入した冷媒液は、密封空
間内に固定された発熱半導体デバイスと接触しているの
で、該半導体デバイスからの熱を潜熱として蒸発する。
金属ベローズは、その凹凸形状から外部の空気との接触
面積が大きく、効率よく熱交換が行なわれるため、前記
密封空間内で飽和した冷媒ガスは、潜熱を盛んに放出し
つつ凝縮して復液する。金属メッシュ筒は、復液した冷
媒液を半導体デバイス側（下側）へ、毛細管現象により
円滑に環流する作用を有する。

〔実施例〕

以下、本考案のベローズ型ヒートシンクデバイスを、第
１図および第２図に示す一実施例を参照しながら説明す
る。

この実施例において、１は周壁に多数の環状の山谷２を
有し熱伝導性に優れた金属材料からなる円筒状の薄肉の
金属ベローズで、底板３上に冠着され、該底板３縁部に
形成したステム４に密閉状に溶接されている。

金属ベローズ１、底板３およびステム４で囲まれた密封
空間５には、金属メッシュ筒６が内挿されて底板３の上
面に固定されており、さらに、密封空間５にはあらかじ
め真空にしたうえで適量の冷媒液７、たとえば水あるい
はフロンなどが封入されている。なお、この冷媒液７の
封入後は、密封空間５には冷媒液７の気化による冷媒ガ
スが存在し、飽和した状態にある。

半導体デバイス８は、密封空間５下部における金属メッ
シュ筒６の内側に位置して底板３上面に固定され、該底
板３に設けたリード端子９の内端９ａに接続されてい
る。また、リード端子９の外端９ｂはステム４の外部へ
導出されており、このリード端子９とステム４は絶縁リ
ング１０で絶縁されている。

以上の構成になる本実施例のベローズ型ヒートシンクデ
バイスは、底板３を下側として機器に取着され、内部の
半導体デバイス８は、リード端子９を介して通電され
る。そして、前記のように、底板３が下側であることか
ら、密封空間５に封入された冷媒液７は、底板３上面に
固定された半導体デバイス８を浸漬し、該半導体デバイ
ス８の内部抵抗によって発生した熱は冷媒液７に直接伝
導されるので、冷媒液７はこの熱を潜熱（気化熱）とし
て、第２図中破線矢印７′で示すように、液面から盛ん
に蒸発する。

ここで、金属ベローズ１の密封空間５は冷媒ガスが飽和
しているので、前記蒸発と同時に、一方では盛んに潜熱
を放出して凝縮による冷媒ガスの液化が起こる。金属ベ
ローズ１は、その周壁の山谷２によって外部の空気との
接触面積が大きくなっているので、前記凝縮に伴って放
出された熱は、金属ベローズ１の優れた熱交換作用によ
って前記外部の空気へ放散される。また、凝縮により再
び液化した冷媒は、金属ベローズ１の内壁面および金属
メッシュ筒６を伝って半導体デバイス８側（底板３側）
へ環流される。

なお、冷媒液７の環流が金属ベローズ１の内壁面のみを
伝って行なわれる場合は、凝縮して前記内壁面に付着し
た冷媒液７の露滴がある大きさに成長しないと流れ落ち
ないが、金属メッシュ筒６は、凝縮して液化した冷媒を
毛細管現象によって間断なく半導体デバイス８側へ環流
する。

すなわち、このようなサイクルによって、半導体デバイ
ス８で発生した熱は、冷媒液７の気化および凝縮に伴う
潜熱という形で搬送されてきわめて効率よく外部へ放散
される。

〔考案の効果〕

以上、本考案によると、半導体デバイスで発生する熱
を、冷媒の変態に伴う潜熱という形で搬送し、放熱面積
の大きい金属ベローズの壁面から外部へ放散するもの
で、金属メッシュ筒による毛細管現象によって冷媒の気
化と液化のサイクルが円滑になされ、しかも前記半導体
デバイスが金属ベローズ内の密封空間にあって冷媒液に
接しているので、放熱効率がきわめて良好なヒートシン
クデバイスを提供できるものである。また、半導体デバ
イスが内蔵された形であるので、小型化も可能となるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のベローズ型ヒートシンクデバイスの一
実施例を示す断面斜視図、第２図は同じく作用説明図、
第３図は従来のヒートシンクの一例を示す斜視図であ
る。 １金属ベローズ ３底板 ５密封空間 ６金属メッシュ筒 ７冷媒液 ８半導体デバイス ９リード端子

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】底板にリード端子を有する金属ベローズ
   と、この金属ベローズ内の密封空間に挿設固定した金属
   メッシュ筒と、前記金属ベローズ内の密封空間に封入し
   た適量の冷媒液とを有し、発熱半導体デバイスが、前記
   密封空間下部にあって前記金属メッシュ筒の内側に位置
   して前記金属ベローズの底板に固定され、前記リード端
   子に接続されてなることを特徴とするベローズ式ヒート
   シンクデバイス。