JP2000150751A - Semiconductor cooling device - Google Patents

Semiconductor cooling device

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JP2000150751A
JP2000150751A JP10320592A JP32059298A JP2000150751A JP 2000150751 A JP2000150751 A JP 2000150751A JP 10320592 A JP10320592 A JP 10320592A JP 32059298 A JP32059298 A JP 32059298A JP 2000150751 A JP2000150751 A JP 2000150751A
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JP
Japan
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container
refrigerant
cooling device
space
lower container
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JP10320592A
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Japanese (ja)
Inventor
Akio Sekimoto
暁郎 関本
Takashi Hashimoto
隆 橋本
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Toshiba Corp
Toshiba Transport Engineering Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Transport Engineering Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve cooling performance and make the device smaller and lighter. SOLUTION: An upper chamber 1 provided in the open part and a lower chamber 2 provided in the sealed part are air-tightly bonded with each other. Below the lower chamber 2, a plurality of flat semiconductor elements having cooling surfaces on both sides and cooling fins superimposed on the cooling surfaces of the both sides of the semiconductor elements are laminated alternately. The cooling fins 4 are air-tightly bonded with the lower chamber 2 via a cylindrical pipe 5 air-tightly connected with each fin. A refrigerant is sealed in the inner space of the sealed chamber consisting of the upper chamber 1, the lower chamber 2 and the cooling fin 4. The inner space of the sealed chamber is air-tightly divided into a first space of the upper chamber 1 and a second space shared by the lower chamber 2 and the cooling fin 4 by the part where the upper chamber 1 and the lower chamber 2 are air-tightly bonded. A first refrigerant 6 is sealed in the first space and a second refrigerant 6a, which is different from the first refrigerant 6, is sealed in the second space.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子を用い
た冷却装置に係り、特に装置の冷却性能を著しく向上
し、かつ装置の小型化および軽量化を図るようにした半
導体冷却装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling device using a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor cooling device which significantly improves the cooling performance of the device and reduces the size and weight of the device. is there.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図１０（ａ）および（ｂ）は、この種の
従来の半導体冷却装置の一構成例を示す斜視図および断
面図である。2. Description of the Related Art FIGS. 10 (a) and 10 (b) are a perspective view and a sectional view, respectively, showing an example of the configuration of a conventional semiconductor cooling device of this kind.

【０００３】図１０（ａ）および（ｂ）において、開放
部に設置した上部容器１と、密閉部に設置した下部容器
２とが互いに気密接合されている。In FIGS. 10 (a) and 10 (b), an upper container 1 installed in an open portion and a lower container 2 installed in a closed portion are hermetically joined to each other.

【０００４】下部容器２の下方には、両面に冷却面を持
つ平形の半導体素子３と、この半導体素子３の両面の冷
却面に重ねられた冷却フィン４とを交互に複数個積層し
てなる構造体が設置されている。Below the lower container 2, a plurality of flat semiconductor elements 3 having cooling surfaces on both sides and cooling fins 4 superposed on the cooling surfaces on both sides of the semiconductor element 3 are alternately laminated. A structure is installed.

【０００５】冷却フィン４は、それぞれが気密的に接続
した円筒形のパイプ５を介して下部容器２に気密接合さ
れている。[0005] The cooling fins 4 are hermetically joined to the lower vessel 2 via cylindrical pipes 5 which are connected to each other in an airtight manner.

【０００６】上部容器１と下部容器２と冷却フィン４と
からなる気密容器の内部空間には、冷媒６が封入され
て、下部容器２に満たされている。[0006] A refrigerant 6 is filled in an inner space of an airtight container including the upper container 1, the lower container 2, and the cooling fins 4, and is filled with the lower container 2.

【０００７】図１１（ａ）および（ｂ）は、同じく従来
の半導体冷却装置の他の構成例を示す斜視図および断面
図である。FIGS. 11A and 11B are a perspective view and a sectional view, respectively, showing another example of the structure of a conventional semiconductor cooling device.

【０００８】図１１（ａ）および（ｂ）において、開放
部に設置した上部容器１と、密閉部に設置した下部容器
２とが互いに気密接合されている。In FIGS. 11A and 11B, an upper container 1 installed in an open portion and a lower container 2 installed in a closed portion are hermetically joined to each other.

【０００９】下部容器２の外面には直接、片面に冷却面
を有するほぼ直方体形状のモジュール形半導体素子３ａ
が平面状に並んで取り付けられている。A substantially rectangular parallelepiped modular semiconductor element 3a having a cooling surface on one side is directly provided on the outer surface of the lower container 2.
Are mounted side by side in a plane.

【００１０】上部容器１と下部容器２とからなる気密容
器の内部空間には、冷媒６が封入されて、下部容器２に
満たされている。[0010] A refrigerant 6 is sealed in the inner space of the airtight container including the upper container 1 and the lower container 2 and is filled in the lower container 2.

【００１１】以上のように構成されたそれぞれの半導体
冷却装置において、両面に冷却面を有する平形の半導体
素子３、および片面に冷却面を有するほぼ直方体のモジ
ュール形半導体素子３ａから発生する熱は、両面に冷却
面を有する平形の半導体素子３の場合、冷却フィン４を
介して冷媒６に伝熱され、片面に冷却面を有するほぼ直
方体のモジュール形半導体素子素子３ａの場合、下部容
器２の外面を介して冷媒６に伝熱され、冷媒６は次第に
温度上昇して沸点に達する。In each of the semiconductor cooling devices configured as described above, the heat generated from the flat semiconductor element 3 having the cooling surfaces on both surfaces and the substantially rectangular module semiconductor element 3a having the cooling surface on one surface is: In the case of a flat semiconductor element 3 having cooling surfaces on both sides, heat is transferred to the coolant 6 through the cooling fins 4, and in the case of a substantially rectangular solid semiconductor element element 3 a having a cooling surface on one side, the outer surface of the lower container 2 Is transferred to the refrigerant 6 through the refrigerant, and the temperature of the refrigerant 6 gradually rises to reach the boiling point.

【００１２】すると、下部容器２に溜められている冷媒
６が沸騰し、蒸気として気化することにより、半導体素
子３，３ａから発生する熱が、上部容器１内へ熱輸送さ
れる。上部容器１は、例えば冷却風が送風機で強制的に
送風されている風洞のような開放部に設置されており、
上部容器１内に熱輸送された熱を開放部に放熱すると共
に、気化した冷媒６は相変化により凝縮されて液化し、
下部容器２内へ戻る。Then, the refrigerant 6 stored in the lower container 2 boils and evaporates as a vapor, so that heat generated from the semiconductor elements 3 and 3a is heat-transferred into the upper container 1. The upper container 1 is installed in an open portion such as a wind tunnel in which cooling air is forcibly blown by a blower,
The heat transferred into the upper vessel 1 is radiated to the open portion, and the vaporized refrigerant 6 is condensed and liquefied by the phase change.
Return to the inside of the lower container 2.

【００１３】ところで、このような半導体冷却装置の使
用環境温度は０℃以下となる場合があり、この時に冷媒
６が凍結した状態では、半導体素子３，３ａから発生す
る熱を開放部へ排熱することができず、半導体素子３，
３ａの内部で温度上昇して、素子破壊に至ってしまう。The operating temperature of the semiconductor cooling device may be 0 ° C. or lower in some cases. At this time, when the refrigerant 6 is frozen, heat generated from the semiconductor elements 3 and 3a is discharged to the open portion. Semiconductor device 3,
The temperature rises inside 3a, leading to element destruction.

【００１４】このため、半導体冷却装置の使用環境温度
が０℃以下となる場合に、冷媒６として、例えば純水を
使用する時には、冷媒６としては、純水の他に例えばエ
チルアルコールを添加し、０℃以下でも凍結しないよう
にする必要がある。For this reason, when the operating temperature of the semiconductor cooling device is 0 ° C. or lower, for example, when pure water is used as the refrigerant 6, for example, ethyl alcohol is added as the refrigerant 6 in addition to pure water. , Even at 0 ° C. or lower.

【００１５】[0015]

【発明が解決しようとする課題】従来構成の半導体冷却
装置では、装置の使用環境温度が０℃以下となる場合で
も、冷媒６を凍結させないようにするために、例えば冷
媒６として純水を使用した場合には、エチルアルコール
を添加した、いわゆる２液混合冷媒とする必要がある。In a conventional semiconductor cooling device, even when the ambient temperature of the device is 0 ° C. or less, pure water is used as the refrigerant 6 in order to prevent the refrigerant 6 from freezing. In this case, it is necessary to use a so-called two-liquid mixed refrigerant to which ethyl alcohol is added.

【００１６】しかしなから、純水にエチルアルコールを
添加したような、２液混合冷媒の冷却性能は、半導体素
子３，３ａから発生する熱で沸騰する際に、沸点が低い
エチルアルコールが先に沸騰してしまうため、上部容器
１内には先に、エチルアルコールのガス層が形成され
る。However, the cooling performance of a two-liquid mixed refrigerant, such as the addition of ethyl alcohol to pure water, is such that when boiling with heat generated from the semiconductor elements 3, 3a, ethyl alcohol having a low boiling point is first used. Due to boiling, a gas layer of ethyl alcohol is first formed in the upper container 1.

【００１７】このため、上部容器１内に空気が混入した
状熊と同じになることから、後に沸騰する純水が気化
し、上部容器１を介して開放部に放熱する面積が減少
し、結果的に冷却効率が低下することになる。For this reason, since the water becomes the same as the state in which air is mixed in the upper container 1, pure water boiling later evaporates, and the area for radiating heat to the opening through the upper container 1 is reduced, and as a result, As a result, the cooling efficiency is reduced.

【００１８】そこで、冷媒６を、例えば純水のみとした
場合の冷却性能とするためには、凝縮器外形を大きくす
る必要があり、さらには冷却風を多く取り込むために送
風機の外形までも大型化する必要があり、例えば電車車
両床下に搭載される電力変換装置では、装置外形の大型
化による重量増加に伴なって、消費電力の省電力化対
策、または送風機の大型化による騒音増加に伴なって、
車両の低騒音化対策にも少なからず悪い影響を与えてい
る。Therefore, in order to obtain the cooling performance when the coolant 6 is made of pure water, for example, it is necessary to enlarge the outer shape of the condenser. For example, in the case of a power converter mounted under the floor of a train car, for example, with the increase in weight due to the increase in the outer shape of the device, measures to reduce power consumption and noise due to the increase in the size of the blower have been required. Become,
This has had some negative impact on measures to reduce vehicle noise.

【００１９】以上のように、従来の冷媒６の凍結対策と
して、冷媒６に２液混合冷媒を使用した半導体冷却装置
では、装置の小型化、軽量化の実現が強く要求されてき
ている。As described above, as a countermeasure against freezing of the conventional refrigerant 6, in a semiconductor cooling device using a two-liquid mixed refrigerant as the refrigerant 6, it is strongly demanded that the device be reduced in size and weight.

【００２０】本発明の目的は、装置の冷却性能を著しく
向上し、かつ装置の小型化および軽量化を図ることが可
能な半導体冷却装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a semiconductor cooling device capable of remarkably improving the cooling performance of the device and reducing the size and weight of the device.

【００２１】[0021]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、開放部に設置した上部容器
と、密閉部に設置した下部容器とが互いに気密接合さ
れ、下部容器の下方に、両面に冷却面を有する平形の半
導体素子と当該半導体素子の両面の冷却面に重ねられた
冷却フィンとを交互に複数個積層してなる構造体が設置
され、冷却フィンが、それぞれが気密的に接続した円筒
形のパイプを介して下部容器に気密接合され、上部容器
と下部容器と冷却フィンとからなる気密容器の内部空間
に、冷媒が封入されて構成される半導体冷却装置におい
て、気密容器の内部空間を、上部容器と下部容器とが気
密接合されている部分で、上部容器の第１の空間と、下
部容器と冷却フィンが共用する第２の空間とに気密的に
分割し、第１の空間に第１の冷媒を封入すると共に、第
２の空間に第１の冷媒と異なる第２の冷媒を封入してい
る。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an upper container installed in an open portion and a lower container installed in a closed portion are air-tightly joined to each other, and Below, a structure formed by alternately stacking a plurality of flat semiconductor elements having cooling surfaces on both surfaces and cooling fins stacked on the cooling surfaces on both surfaces of the semiconductor element is installed, and the cooling fins are respectively Is hermetically connected to the lower container via a cylindrical pipe connected in an air-tight manner, and a refrigerant is sealed in an internal space of an air-tight container composed of the upper container, the lower container, and the cooling fins. The inner space of the airtight container is airtightly divided into a first space of the upper container and a second space shared by the lower container and the cooling fin at a portion where the upper container and the lower container are airtightly joined. And the first space With encapsulating a first refrigerant, encapsulating second coolant different from the first refrigerant to the second space.

【００２２】従って、請求項１の発明の半導体冷却装置
においては、開放部に設置された上部容器と密閉部に設
置された下部容器とを気密的に分割し、それぞれの空間
に封入する冷媒を互いに異なったものとする（例えば請
求項８に記載したように、上部容器の第１の空間に封入
する冷媒には、純水を使用し、下部容器と冷却フィンと
が共用する第２の空間に封入する冷媒には、純水にエチ
ルアルコールを添加した２液混合冷媒を用いる）ことに
より、装置の使用温度が０℃以下となるような環境にお
いても、半導体素子から発生する熱を開放部に排熱する
ことが可能となるため、冷媒の凍結による半導体素子の
温度上昇を低減することができる。Therefore, in the semiconductor cooling device according to the first aspect of the present invention, the upper container installed in the open portion and the lower container installed in the closed portion are airtightly divided, and the refrigerant sealed in each space is separated. (For example, as described in claim 8, pure refrigerant is used for the refrigerant sealed in the first space of the upper container, and the second space shared by the lower container and the cooling fins is used. A two-liquid mixed refrigerant in which ethyl alcohol is added to pure water is used as the refrigerant to be sealed in the device, so that heat generated from the semiconductor element is released even in an environment where the operating temperature of the device is 0 ° C. or less. As a result, the temperature rise of the semiconductor element due to the freezing of the refrigerant can be reduced.

【００２３】また、請求項２の発明では、開放部に設置
した上部容器と、密閉部に設置した下部容器とが互いに
気密接合され、下部容器の外面に、片面に冷却面を有す
るほぼ直方体形状のモジュール形半導体素子が平面状に
並んで取り付けられ、上部容器と下部容器とからなる気
密容器の内部空間に、冷媒が封入されて構成される半導
体冷却装置において、気密容器の内部空間を、上部容器
と下部容器とが気密接合されている部分で、上部容器の
第１の空間と、下部容器の第２の空間とに気密的に分割
し、第１の空間に第１の冷媒を封入すると共に、第２の
空間に前記第１の冷媒と異なる第２の冷媒を封入してい
る。According to the second aspect of the present invention, the upper container installed in the open portion and the lower container installed in the closed portion are airtightly joined to each other, and the outer surface of the lower container has a substantially rectangular parallelepiped shape having a cooling surface on one surface. In a semiconductor cooling device in which a module-type semiconductor element is mounted side by side in a plane and a refrigerant is sealed in an internal space of an airtight container including an upper container and a lower container, the internal space of the airtight container is At a portion where the container and the lower container are air-tightly joined, the first space of the upper container and the second space of the lower container are air-tightly divided, and the first space is filled with the first refrigerant. At the same time, a second refrigerant different from the first refrigerant is sealed in the second space.

【００２４】従って、請求項２の発明の半導体冷却装置
においては、開放部に設置された上部容器と密閉部に設
置された下部容器とを気密的に分割し、それぞれの空間
に封入する冷媒を互いに異なったものとする（例えば請
求項８に記載したように、上部容器の第１の空間に封入
する冷媒には、純水を使用し、下部容器の第２の空間に
封入する冷媒には、純水にエチルアルコールを添加した
２液混合冷媒を用いる）ことにより、装置の使用温度が
０℃以下となるような環境においても、半導体素子から
発生する熱を開放部に排熱することが可能となるため、
冷媒の凍結による半導体素子の温度上昇を低減すること
ができる。Therefore, in the semiconductor cooling device according to the second aspect of the present invention, the upper container installed in the open portion and the lower container installed in the closed portion are air-tightly divided and the refrigerant sealed in each space is separated. (For example, as described in claim 8, pure water is used for the refrigerant filled in the first space of the upper container, and the refrigerant filled in the second space of the lower container is used for the refrigerant filled in the second space of the lower container. , Using a two-liquid mixed refrigerant obtained by adding ethyl alcohol to pure water), the heat generated from the semiconductor element can be exhausted to the open portion even in an environment where the operating temperature of the device is 0 ° C. or less. To be able to
The temperature rise of the semiconductor element due to the freezing of the refrigerant can be reduced.

【００２５】一方、請求項３の発明では、上記請求項１
または請求項２の発明の半導体冷却装置において、上部
容器と下部容器との分割面は上部容器の底面部であり、
上部容器の底面部を下方に延ばして、下部容器に封入さ
れている第２の冷媒中に沈めている。On the other hand, according to the third aspect of the present invention,
Alternatively, in the semiconductor cooling device according to the second aspect of the present invention, a division surface between the upper container and the lower container is a bottom portion of the upper container,
The bottom of the upper container extends downward and is submerged in the second refrigerant sealed in the lower container.

【００２６】従って、請求項３の発明の半導体冷却装置
においては、上部容器の底面部を下方に延ばして、下部
容器に封入されている第２の冷媒中に沈めることによ
り、装置の使用温度が０℃以下となるような環境におい
ても、半導体素子から発生する熱を開放部に排熱するこ
とが可能となるため、冷媒の凍結による半導体素子の温
度上昇を低減することができる。Therefore, in the semiconductor cooling device according to the third aspect of the present invention, the operating temperature of the device is reduced by extending the bottom portion of the upper container downward and submerging in the second refrigerant sealed in the lower container. Even in an environment where the temperature is 0 ° C. or lower, heat generated from the semiconductor element can be exhausted to the open portion, so that a temperature rise of the semiconductor element due to freezing of the refrigerant can be reduced.

【００２７】また、請求項４の発明では、上記請求項３
の発明の半導体冷却装置において、上部容器の底面部に
おける第２の空間に封入されている第２の冷媒に接する
面に、波型に凹凸を付けている。[0027] According to the invention of claim 4, the above-mentioned claim 3 is provided.
In the semiconductor cooling device of the invention, the surface in contact with the second refrigerant sealed in the second space in the bottom portion of the upper container is provided with corrugations.

【００２８】従って、請求項４の発明の半導体冷却装置
においては、上部容器の底面部における第２の空間に封
入されている第２の冷媒に接する面に、波型に凹凸を付
けることにより、装置の使用温度が０℃以下となるよう
な環境においても、半導体素子から発生する熱を開放部
に排熱することが可能となるため、冷媒の凍結による半
導体素子の温度上昇を低減することができる。Therefore, in the semiconductor cooling device according to the fourth aspect of the present invention, the surface in contact with the second refrigerant sealed in the second space in the bottom portion of the upper container is provided with corrugations so as to have a corrugated shape. Even in an environment where the operating temperature of the device is 0 ° C. or less, heat generated from the semiconductor element can be exhausted to the open portion, so that the temperature rise of the semiconductor element due to freezing of the refrigerant can be reduced. it can.

【００２９】さらに、請求項５の発明では、上記請求項
１乃至請求項４のいずれか１項の発明の半導体冷却装置
において、下部容器の上面部における上部容器が気密接
合されている部位以外の任意の部分に、上方の開放部側
に突出させた小形容器を気密接合し、当該小形容器の内
部空間と第２の空間とで一つの気密容器を構成してい
る。According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor cooling device according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, a portion of the upper surface portion of the lower container other than a portion where the upper container is hermetically bonded. A small container protruding toward the upper opening side is air-tightly joined to an arbitrary portion, and an inner space of the small container and the second space constitute one airtight container.

【００３０】従って、請求項５の発明の半導体冷却装置
においては、下部容器の上面部における上部容器が気密
接合されている部位以外の任意の部分に、上方の開放部
側に突出させた小形容器を気密接合し、この小形容器の
内部空間と第２の空間とで一つの気密容器を構成するこ
とにより、装置の使用温度が０℃以下となるような環境
においても、半導体素子から発生する熱を開放部に排熱
することが可能となるため、冷媒の凍結による半導体素
子の温度上昇を低減することができる。Therefore, in the semiconductor cooling device according to the fifth aspect of the present invention, a small container protruding toward the upper opening portion at any portion other than the portion where the upper container is airtightly joined on the upper surface of the lower container. And the inner space of the small container and the second space constitute one airtight container, so that the heat generated from the semiconductor element can be obtained even in an environment where the operating temperature of the device is 0 ° C. or less. Can be exhausted to the open portion, so that the temperature rise of the semiconductor element due to freezing of the refrigerant can be reduced.

【００３１】一方、請求項６の発明では、上記請求項１
乃至請求項４のいずれか１項の発明の半導体冷却装置に
おいて、下部容器の上面、上方の開放部に面する部分
に、当該開放部側に突起するように波形に凹凸を付けて
いる。On the other hand, according to the invention of claim 6, the above-mentioned claim 1 is provided.
In the semiconductor cooling device according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, the upper surface of the lower container and the portion facing the upper open portion are provided with corrugations so as to protrude toward the open portion.

【００３２】従って、請求項６の発明の半導体冷却装置
においては、下部容器の上面、上方の開放部に面する部
分に、この開放部側に突起するように波形に凹凸を付け
ることにより、装置の使用温度が０℃以下となるような
環境においても、半導体素子から発生する熱を開放部に
排熱することが可能となるため、冷媒の凍結による半導
体素子の温度上昇を低減することができる。Therefore, in the semiconductor cooling device according to the sixth aspect of the present invention, the upper surface of the lower container facing the upper open portion is provided with corrugations so as to protrude toward the open portion. Even in an environment where the use temperature of the semiconductor element is 0 ° C. or lower, heat generated from the semiconductor element can be exhausted to the open portion, so that the temperature rise of the semiconductor element due to freezing of the refrigerant can be reduced. .

【００３３】また、請求項７の発明では、上記請求項１
または請求項２の発明の半導体冷却装置において、上部
容器としては、複数本のヒートパイプからなり、ヒート
パイプの凝縮部である上方側に、複数枚の放熱フィンを
貫通接続すると共に、ヒートパイプの下方側は、下部容
器の上面に設けられたヒートパイプ径とほぼ同一径の複
数個の穴にそれぞれほぼ垂直に貫通挿入し、かつ当該貫
通部のヒートパイプと穴とを気密接合することにより、
複数本のヒートパイプ内部の第１の空間と下部容器の第
２の空間とに気密的に分割し、第１の空間に第１の冷媒
を封入すると共に、第２の空間に第１の冷媒と異なる第
２の冷媒を封入している。Further, in the invention of claim 7, the above-mentioned claim 1 is provided.
Alternatively, in the semiconductor cooling device according to the second aspect of the present invention, the upper container includes a plurality of heat pipes, and a plurality of radiating fins are connected through the upper side of the heat pipe condensing portion, and the heat pipe is The lower side is inserted substantially perpendicularly into a plurality of holes having substantially the same diameter as the heat pipe diameter provided on the upper surface of the lower container, and by hermetically joining the heat pipe and the hole of the through-hole,
The first space inside the plurality of heat pipes and the second space of the lower container are air-tightly divided into a first space, a first refrigerant is sealed in the first space, and a first refrigerant is filled in the second space. And a second refrigerant different from the above.

【００３４】従って、請求項７の発明の半導体冷却装置
においては、上部容器を複数本のヒートパイプから構成
し、それぞれの空間に封入する冷媒を互いに異なったも
のとする（例えばヒートパイプ内部の第１の空間に封入
する冷媒には、純水を使用し、下部容器の第２の空間、
または下部容器と冷却フィンとが共用する第２の空間に
封入する冷媒には、純水にエチルアルコールを添加した
２液混合冷媒を用いる）ことにより、装置の使用温度が
０℃以下となるような環境においても、半導体素子から
発生する熱を開放部に排熱することが可能となるため、
冷媒の凍結による半導体素子の温度上昇を低減すること
ができる。Therefore, in the semiconductor cooling device according to the seventh aspect of the present invention, the upper container is constituted by a plurality of heat pipes, and the refrigerant filled in each space is made different from each other (for example, the heat pipe inside the heat pipe). Pure water is used for the refrigerant sealed in the first space, and the second space in the lower container is
Alternatively, a two-liquid mixed refrigerant obtained by adding ethyl alcohol to pure water is used as the refrigerant to be filled in the second space shared by the lower container and the cooling fins, so that the operating temperature of the device becomes 0 ° C. or lower. Even in an environment, it is possible to exhaust heat generated from the semiconductor element to the open part,
The temperature rise of the semiconductor element due to the freezing of the refrigerant can be reduced.

【００３５】一方、請求項９の発明では、開放部に設置
した上部容器と、密閉部に設置した下部容器とが互いに
気密接合され、下部容器の外面に、片面に冷却面を有す
るほぼ直方体形状のモジュール形半導体素子が平面状に
並んで取り付けられ、上部容器と下部容器とからなる気
密容器の内部空間に、冷媒が封入されて構成される半導
体冷却装置において、下部容器の外側下面に、当該下部
容器を構成している材料よりも比重が小さい材質で下部
容器の外側下面とほぼ同一面積の大きさに加工された板
材を取り付け、板材の外側下面に、片面に冷却面を有す
るほぼ直方体形状のモジュール形半導体素子を平面状に
並べて取り付けている。On the other hand, according to the ninth aspect of the present invention, the upper container installed in the open portion and the lower container installed in the closed portion are airtightly joined to each other, and the outer surface of the lower container has a substantially rectangular parallelepiped shape having a cooling surface on one surface. In a semiconductor cooling device in which a module-type semiconductor element is mounted in a plane and air-tight containers each including an upper container and a lower container are filled with a refrigerant, A plate with a specific gravity smaller than that of the material forming the lower container and processed to have the same area as the outer lower surface of the lower container in the same area as the lower container. Are mounted in a plane.

【００３６】従って、請求項９の発明の半導体冷却装置
においては、下部容器の外側下面に、この下部容器を構
成している材料（例えば請求項１１に記載したように、
銅）よりも比重が小さい材質（例えば請求項１１に記載
したように、アルミニウム）で下部容器の外側下面とほ
ぼ同一面積の大きさに加工された板材を取り付け、この
板材の外側下面に、片面に冷却面を有するほぼ直方体形
状のモジュール形半導体素子を平面状に並べて取り付け
ることにより、装置を軽量化することができ、また取付
面の面加工が板材で可能であるため、加工性を向上する
ことができる。Therefore, in the semiconductor cooling device according to the ninth aspect of the present invention, the material constituting the lower container (for example, as described in the eleventh aspect,
A plate material, which is made of a material having a smaller specific gravity than copper (for example, aluminum as described in claim 11) and has a size substantially equal to the outer lower surface of the lower container, is attached to the lower lower surface of the lower container. By mounting the substantially rectangular parallelepiped module-shaped semiconductor elements having a cooling surface side by side in a plane, the weight of the device can be reduced, and the surface of the mounting surface can be processed with a plate material, thereby improving workability. be able to.

【００３７】また、請求項１０の発明では、上記請求項
９の発明の半導体冷却装置において、下部容器の外側下
面に、Ｌ字型またはＵ字型に曲げられた複数本のヒート
パイプの沸騰部を下部容器の外側下面とほぼ平行となる
ように配置し、ヒートパイプの凝縮部に、複数枚の放熱
フィンを貫通接続された状態で開放部にほぼ垂直に突出
させ、板材に、当該板材を下部容器の外側下面に取り付
ける場合にヒートパイプが板材に干渉しないように溝を
加工し、下部容器の外側下面に、ヒートパイプと板材を
密着させ、かつ当該板材の外側下面に、片面に冷却面を
有するほぼ直方体形状のモジュール形半導体素子を平面
状に並べて取り付けている。According to a tenth aspect of the present invention, in the semiconductor cooling device according to the ninth aspect, the boiling portion of the plurality of L-shaped or U-shaped heat pipes is provided on the outer lower surface of the lower vessel. Is disposed so as to be substantially parallel to the outer lower surface of the lower vessel, and a plurality of radiating fins are projected substantially perpendicularly to the open portion in a state where a plurality of radiating fins are penetrated and connected to the condensing portion of the heat pipe. A groove is machined so that the heat pipe does not interfere with the plate material when attached to the outer lower surface of the lower container, the heat pipe and the plate material are brought into close contact with the outer lower surface of the lower container, and the cooling surface is provided on one outer surface of the lower plate. Are mounted in a plane.

【００３８】従って、請求項１０の発明の半導体冷却装
置においては、下部容器の外側下面に、複数本のヒート
パイプの沸騰部を下部容器の外側下面とほぼ平行となる
ように配置し、ヒートパイプの凝縮部に、複数枚の放熱
フィンを貫通接続された状態で開放部にほぼ垂直に突出
させ、板材に、この板材を下部容器の外側下面に取り付
ける場合にヒートパイプが板材に干渉しないように溝を
加工し、下部容器の外側下面に、ヒートパイプと板材を
密着させ、この板材の外側下面に、片面に冷却面を有す
るほぼ直方体形状のモジュール形半導体素子を平面状に
並べて取り付けることにより、装置の使用温度が０℃以
下となるような環境においても、半導体素子から発生す
る熱を開放部に排熱することが可能となるため、冷媒の
凍結による半導体素子の温度上昇を低減することができ
る。また、冷媒として一液冷媒を用いることにより、上
部容器の外形の小型化が可能となるため、装置を軽量化
することができる。Therefore, in the semiconductor cooling device according to the tenth aspect of the present invention, the boiling portions of the plurality of heat pipes are arranged on the outer lower surface of the lower container so as to be substantially parallel to the outer lower surface of the lower container. In the condensing part, a plurality of radiating fins are projected almost perpendicularly to the opening part in a state of being penetrated and connected so that the heat pipe does not interfere with the plate when the plate is attached to the outer lower surface of the lower container. By processing the groove, the heat pipe and the plate material are closely adhered to the outer lower surface of the lower container, and a substantially rectangular module-shaped semiconductor element having a cooling surface on one side is arranged and attached to the outer lower surface of the plate material in a plane. Even in an environment where the operating temperature of the device is 0 ° C. or less, heat generated from the semiconductor element can be exhausted to the open portion, so that the semiconductor due to freezing of the refrigerant It is possible to reduce the temperature rise of the child. Further, by using a one-liquid refrigerant as the refrigerant, the outer shape of the upper container can be reduced in size, so that the weight of the device can be reduced.

【００３９】[0039]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【００４０】（第１の実施の形態：請求項１に対応）図
１は、本実施の形態による半導体冷却装置の構成例を示
す断面図であり、図１０（ａ）および（ｂ）と同一部分
には同一符号を付して示している。(First Embodiment: Corresponding to Claim 1) FIG. 1 is a sectional view showing a configuration example of a semiconductor cooling device according to the present embodiment, which is the same as FIGS. 10 (a) and 10 (b). The parts are denoted by the same reference numerals.

【００４１】図１において、開放部に設置した上部容器
１と、密閉部に設置した下部容器２とが気密接合されて
いる部分で、上部容器１の第１の空間と、下部容器２と
冷却フィン４が共用する第２の空間とに気密的に分割さ
れている。In FIG. 1, a portion where the upper container 1 installed in the open portion and the lower container 2 installed in the closed portion are air-tightly joined, and the first space of the upper container 1 and the lower container 2 are cooled. The fins 4 are hermetically divided into a shared second space.

【００４２】下部容器２の下方には、両面に冷却面を持
つ平形の半導体素子３と、この半導体素子３の両面の冷
却面に重ねられた冷却フィン４とを交互に複数個積層し
てなる構造体が設置されている。Below the lower container 2, a plurality of flat semiconductor elements 3 having cooling surfaces on both sides and cooling fins 4 superposed on the cooling surfaces on both sides of the semiconductor element 3 are alternately laminated. A structure is installed.

【００４３】冷却フィン４は、それぞれが気密的に接続
した円筒形のパイプ５を介して下部容器２に気密接合さ
れている。The cooling fins 4 are air-tightly connected to the lower container 2 through cylindrical pipes 5 which are air-tightly connected to each other.

【００４４】上部容器１の第１空間には、第１の冷媒６
が封入されると共に、下部容器２と冷却フィン４とが共
用する第２の空間には、第１の冷媒６と異なる第２の冷
媒６ａが封入されている。In the first space of the upper container 1, a first refrigerant 6
And a second refrigerant 6a different from the first refrigerant 6 is enclosed in a second space shared by the lower container 2 and the cooling fins 4.

【００４５】ここで、上部容器１の第１の空間に封入す
る冷媒６としては、例えば純水を用い、また下部容器２
と冷却フィン４とが共用する第２の空間に封入する冷媒
６ａとしては、例えば純水にエチルアルコールを添加し
た２液混合冷媒を用いることが好ましい。Here, as the refrigerant 6 sealed in the first space of the upper container 1, for example, pure water is used.
It is preferable to use, for example, a two-liquid mixed refrigerant obtained by adding ethyl alcohol to pure water, as the refrigerant 6a sealed in the second space shared by the cooling fin 4 and the cooling fin 4.

【００４６】次に、以上のように構成した本実施の形態
の半導体冷却装置においては、装置の使用温度が０℃以
下の環境下において起動させた場合、上部容器１内の第
１の冷媒６は凍結しているが、下部容器２内に満たされ
ている第２の冷媒６ａは、凝固点が０℃以下の冷媒であ
るため液相状態が保たれ、半導体素子３から発生した熱
は、銅製の冷却フィン４を介して第２の冷媒６ａに伝熱
されて、第２の冷媒６ａが沸騰し、蒸気として気化する
ことにより、上部容器１の下面部に伝熱され、凍結して
いた第１の冷媒６が解かされて液相化し、さらには蒸気
として気化することにより、上部容器１内に熱輸送され
て、開放部に効率よく放熱することができる。Next, in the semiconductor cooling device of the present embodiment configured as described above, when the device is started in an environment in which the operating temperature of the device is 0 ° C. or less, the first refrigerant 6 in the upper container 1 Is frozen, but the second refrigerant 6a filled in the lower container 2 is a refrigerant having a freezing point of 0 ° C. or lower, and is kept in a liquid phase, and the heat generated from the semiconductor element 3 is made of copper. Is transferred to the second refrigerant 6a through the cooling fins 4 and the second refrigerant 6a is boiled and vaporized as vapor, so that the second refrigerant 6a is transferred to the lower surface of the upper container 1 and is frozen. The first refrigerant 6 is melted and liquefied, and further vaporized as vapor, whereby heat is transported into the upper container 1 and heat can be efficiently radiated to the opening.

【００４７】すなわち、上部容器１の第１の空間に封入
する第１の冷媒６として、純水を使用し、下部容器２と
冷却フィン４とが共用する第２の空間に封入する第２の
冷媒６ａとして、純水にエチルアルコールを添加した２
液混合冷媒を使用していることにより、装置の使用環境
温度が０℃以下となる場合でも、半導体素子３から発生
する熱を開放部に排熱することができる。That is, pure water is used as the first refrigerant 6 enclosed in the first space of the upper container 1, and the second refrigerant enclosed in the second space shared by the lower container 2 and the cooling fins 4. Ethyl alcohol added to pure water as refrigerant 6a 2
The use of the liquid-mixed refrigerant allows the heat generated from the semiconductor element 3 to be discharged to the open portion even when the use environment temperature of the device is 0 ° C. or lower.

【００４８】これにより、冷媒の凍結による半導体素子
３の温度上昇を低減することができる。As a result, the temperature rise of the semiconductor element 3 due to the freezing of the refrigerant can be reduced.

【００４９】上述したように、本実施の形態の半導体冷
却装置では、冷媒を相変化させて放熱させる容器内の冷
媒を一液系冷媒としているので、前述した従来の半導体
冷却装置と比べて冷却効率が著しく向上し、開放部に設
置する上部容器１の外形を小型化することができ、半導
体素子３に近接する部分の冷媒は凍結しないため、装置
の使用温度が０℃以下の環境下においても起動させるこ
とが可能となる。As described above, in the semiconductor cooling device of the present embodiment, since the refrigerant in the container that causes the phase change of the refrigerant and dissipates heat is a one-liquid type refrigerant, it is more cooled than the conventional semiconductor cooling device described above. The efficiency is remarkably improved, the outer shape of the upper container 1 installed in the open portion can be reduced in size, and the refrigerant in the portion close to the semiconductor element 3 does not freeze, so that the operating temperature of the device is 0 ° C or less. Can also be activated.

【００５０】また、上部容器１では、容器形状が単純
（第１の冷媒６の封入部分を上方に広がるテーパ状とす
ることも可能）であり、第１の冷媒６の液量も少ないこ
とにより、第１の冷媒６凍結時の体積膨張による容器破
損の恐れがない。下部容器２においては、下部容器２中
の第２の冷媒６ａは凍結しないので上記のような問題は
ないが、極めて低温となって下部容器２内の第２の冷媒
６ａが凍結するようなことがあっても、水以外は低温に
なるにつれて体積は減少するため、液量が多く複雑形状
になり易い下部容器２にとって、この観点からも第２の
冷媒６ａは適切と言えることより、装置の小型化、およ
び軽量化、信頼性の向上を実現することが可能となる。In the upper container 1, the shape of the container is simple (the sealed portion of the first refrigerant 6 can be tapered so as to expand upward), and the liquid amount of the first refrigerant 6 is small. In addition, there is no possibility of damage to the container due to volume expansion when the first refrigerant 6 freezes. In the lower container 2, the second refrigerant 6 a in the lower container 2 does not freeze, so there is no problem as described above. However, the second refrigerant 6 a in the lower container 2 becomes extremely low and freezes. However, since the volume decreases as the temperature becomes low except for water, the second refrigerant 6a is appropriate from the viewpoint of the lower container 2 for the lower container 2 which has a large liquid volume and tends to have a complicated shape. It is possible to reduce the size, the weight, and the reliability.

【００５１】（第２の実施の形態：請求項２に対応）図
２は、本実施の形態による半導体冷却装置の構成例を示
す断面図であり、図１１（ａ）および（ｂ）と同一部分
には同一符号を付して示している。(Second Embodiment: Corresponding to Claim 2) FIG. 2 is a sectional view showing a configuration example of a semiconductor cooling device according to the present embodiment, and is the same as FIGS. 11 (a) and 11 (b). The parts are denoted by the same reference numerals.

【００５２】図２において、開放部に設置した上部容器
１と、密閉部に設置した下部容器２とが気密接合されて
いる部分で、上部容器１の第１の空間と、下部容器２の
第２の空間とに気密的に分割されている。In FIG. 2, a portion where the upper container 1 installed in the open portion and the lower container 2 installed in the closed portion are air-tightly joined is a first space of the upper container 1 and a first space of the lower container 2. It is airtightly divided into two spaces.

【００５３】下部容器２の外面には、片面に冷却面を有
するほぼ直方体形状のモジュール形半導体素子３ａが平
面状に並んで取り付けられている。A substantially rectangular parallelepiped modular semiconductor element 3a having a cooling surface on one side is mounted on the outer surface of the lower container 2 in a planar manner.

【００５４】上部容器１の第１空間には、第１の冷媒６
が封入されると共に、下部容器２の第２の空間には、第
１の冷媒６と異なる第２の冷媒６ａが封入されている。In the first space of the upper container 1, the first refrigerant 6
And a second refrigerant 6 a different from the first refrigerant 6 is enclosed in the second space of the lower container 2.

【００５５】ここで、上部容器１の第１の空間に封入す
る冷媒６としては、前記第１の実施の形態と同様に、例
えば純水を用い、また下部容器２の第２の空間に封入す
る冷媒６ａとしては、前記第１の実施の形態と同様に、
例えば純水にエチルアルコールを添加した２液混合冷媒
を用いることが好ましい。Here, as the refrigerant 6 sealed in the first space of the upper container 1, pure water is used, for example, as in the first embodiment, and the refrigerant 6 is sealed in the second space of the lower container 2. As the refrigerant 6a to be used, as in the first embodiment,
For example, it is preferable to use a two-liquid mixed refrigerant obtained by adding ethyl alcohol to pure water.

【００５６】次に、以上のように構成した本実施の形態
の半導体冷却装置においては、装置の使用温度が０℃以
下の環境下において起動させた場合、上部容器１内の第
１の冷媒６は凍結しているが、下部容器２内に満たされ
ている第２の冷媒６ａは、凝固点が０℃以下の冷媒であ
るため液相状態が保たれ、半導体素子３ａから発生した
熱は、第２の冷媒６ａに伝熱されて、第２の冷媒６ａが
沸騰し、蒸気として気化することにより、上部容器１の
下面部に伝熱され、凍結していた第１の冷媒６が解かさ
れて液相化し、さらには蒸気として気化することによ
り、上部容器１内に熱輸送されて、開放部に効率よく放
熱することができる。Next, in the semiconductor cooling device of the present embodiment configured as described above, when the semiconductor cooling device is started in an environment where the operating temperature of the device is 0 ° C. or less, the first refrigerant 6 in the upper container 1 is not used. Is frozen, but the second refrigerant 6a filled in the lower container 2 is a refrigerant having a freezing point of 0 ° C. or lower, so that the liquid state is maintained, and the heat generated from the semiconductor element 3a is The second refrigerant 6a is transferred to the second refrigerant 6a, and the second refrigerant 6a is boiled and vaporized as vapor, whereby the first refrigerant 6 that has been transferred to the lower surface of the upper container 1 and is frozen is melted. By being converted into a liquid phase and further vaporized as vapor, heat is transported into the upper container 1 and heat can be efficiently released to the open portion.

【００５７】すなわち、上部容器１の第１の空間に封入
する第１の冷媒６として、純水を使用し、下部容器２の
第２の空間に封入する第２の冷媒６ａとして、純水にエ
チルアルコールを添加した２液混合冷媒を使用している
ことにより、装置の使用環境温度が０℃以下となる場合
でも、半導体素子３から発生する熱を開放部に排熱する
ことができる。That is, pure water is used as the first refrigerant 6 to be filled in the first space of the upper container 1, and pure water is used as the second refrigerant 6a to be filled in the second space of the lower container 2. By using the two-liquid mixed refrigerant to which ethyl alcohol is added, heat generated from the semiconductor element 3 can be exhausted to the open portion even when the use environment temperature of the device is 0 ° C. or lower.

【００５８】これにより、冷媒の凍結による半導体素子
３の温度上昇を低減することができる。As a result, the temperature rise of the semiconductor element 3 due to the freezing of the refrigerant can be reduced.

【００５９】上述したように、本実施の形態の半導体冷
却装置においても、前記第１の実施の形態と同様の効果
を得ることが可能となる。As described above, also in the semiconductor cooling device of the present embodiment, it is possible to obtain the same effects as those of the first embodiment.

【００６０】（第３の実施の形態：請求項３に対応）図
３は、本実施の形態による半導体冷却装置の構成例を示
す断面図であり、図１および図２と同一部分には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につ
いてのみ述べる。(Third Embodiment: Corresponding to Claim 3) FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration example of a semiconductor cooling device according to the present embodiment, and the same portions as FIG. 1 and FIG. The description is omitted by attaching the reference numerals, and only different portions will be described here.

【００６１】すなわち、本実施の形態では、前記第１、
または第２の実施の形態において、上部容器１と下部容
器２との分割面は上部容器１の底面部であり、上部容器
１の底面部を下方に延ばして、下部容器２に封入されて
いる第２の冷媒６ａ中に沈めた構成としている。That is, in the present embodiment, the first,
Alternatively, in the second embodiment, the division surface between the upper container 1 and the lower container 2 is the bottom surface of the upper container 1, and the bottom surface of the upper container 1 extends downward and is sealed in the lower container 2. It is configured to be submerged in the second refrigerant 6a.

【００６２】次に、以上のように構成した本実施の形態
の半導体冷却装置においては、前記第１、または第２の
実施の形態と同様の作用を奏する他、上部容器１の底面
部を下方に延ばして、下部容器２に封入されている第２
の冷媒６ａ中に沈めていることにより、第２の冷媒６ａ
に伝熱された熱を直接、上部容器１の下面部に伝熱する
ことができるため、開放部に放熱するまでの伝熱経路に
おける効率低下を最小限に抑えることができる。Next, in the semiconductor cooling device according to the present embodiment configured as described above, the same operation as that of the first or second embodiment is obtained, and the bottom surface of the upper container 1 is moved downward. To the second container enclosed in the lower container 2.
Submerged in the second refrigerant 6a
Can be transferred directly to the lower surface of the upper container 1, so that a decrease in efficiency in the heat transfer path until the heat is radiated to the open portion can be minimized.

【００６３】上述したように、本実施の形態の半導体冷
却装置では、前記第１、または第２の実施の形態と同様
の効果を得ることができるのに加えて、開放部に放熱す
るまでの伝熱経路における効率低下を最小限に抑えるこ
とが可能となる。As described above, in the semiconductor cooling device of this embodiment, the same effect as that of the first or second embodiment can be obtained, and in addition, the cooling time until the heat is released to the open portion is obtained. It is possible to minimize a decrease in efficiency in the heat transfer path.

【００６４】（第４の実施の形態：請求項４に対応）図
４は、本実施の形態による半導体冷却装置の構成例を示
す断面図であり、図３と同一部分には同一符号を付して
その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述
べる。(Fourth Embodiment: Corresponding to Claim 4) FIG. 4 is a sectional view showing a configuration example of a semiconductor cooling device according to the present embodiment, and the same parts as those in FIG. The description thereof is omitted, and only different portions will be described here.

【００６５】すなわち、本実施の形態では、前記第３の
実施の形態において、上部容器１の底面部における第２
の空間に封入されている第２の冷媒６ａに接する面に、
波型に凹凸７をつけた構成としている。That is, in the present embodiment, in the third embodiment, the second container
On the surface in contact with the second refrigerant 6a sealed in the space of
It has a configuration in which the corrugations are provided with irregularities 7.

【００６６】次に、以上のように構成した本実施の形態
の半導体冷却装置においては、前記第１、および第３の
実施の形態と同様の作用を奏する他、上部容器１の底面
部における第２の空間に封入されている第２の冷媒６ａ
に接する面に、波型に凹凸７をつけていることにより、
上部容器１の下面部において第２の冷媒６ａに接する面
積が凹凸７により拡大することから、上部容器１内に取
り込む熱量をより多くすることができるため、開放部に
放熱するまでの伝熱経路における効率低下を最小限に抑
えることができる。Next, in the semiconductor cooling device of the present embodiment configured as described above, the same operation as in the first and third embodiments can be obtained, and the semiconductor cooling device of the present embodiment has the same structure as that of the first embodiment. The second refrigerant 6a sealed in the space 2
By having corrugations 7 on the surface in contact with
Since the area in contact with the second refrigerant 6a on the lower surface of the upper container 1 is increased by the unevenness 7, the amount of heat taken into the upper container 1 can be increased, and thus the heat transfer path until the heat is released to the open portion. Can be reduced to a minimum.

【００６７】上述したように、本実施の形態の半導体冷
却装置では、前記第１、および第３の実施の形態と同様
の効果を得ることができるのに加えて、開放部に放熱す
るまでの伝熱経路における効率低下を最小限に抑えるこ
とが可能となる。As described above, in the semiconductor cooling device of this embodiment, the same effects as those of the first and third embodiments can be obtained, and in addition, the cooling time until the heat is released to the open portion is obtained. It is possible to minimize a decrease in efficiency in the heat transfer path.

【００６８】（第５の実施の形態：請求項５に対応）図
５は、本実施の形態による半導体冷却装置の構成例を示
す断面図であり、図１乃至図４と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。(Fifth Embodiment: Corresponding to Claim 5) FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of a semiconductor cooling device according to the present embodiment, and the same parts as those in FIGS. The description is omitted by attaching the reference numerals, and only different portions will be described here.

【００６９】すなわち、本実施の形態では、前記第１乃
至第４のいずれかの実施の形態において、下部容器２の
上面部における上部容器１が気密接合されている部位以
外の任意の部分に、上方の開放部側に突出させた小形容
器８を気密接合し、この小形容器８の内部空間と第２の
空間とで一つの気密容器を構成している。That is, in this embodiment, in any one of the first to fourth embodiments, any part other than the part where the upper container 1 is air-tightly joined to the upper surface of the lower container 2 is provided. The small container 8 protruding toward the upper opening side is airtightly joined, and the internal space of the small container 8 and the second space constitute one airtight container.

【００７０】次に、以上のように構成した本実施の形態
の半導体冷却装置においては、前記第１、および第３乃
至第４の実施の形態と同様の作用を奏する他、下部容器
２の上面部における上部容器１が気密接合されている部
位以外の任意の部分に、上方の開放部側に突出させた小
形容器８を気密接合し、この小形容器８の内部空間と第
２の空間とで一つの気密容器を構成していることによ
り、半導体素子３，３ａから発熱した熱を上部容器１か
ら放熱するだけでなく、小型容器８からも放熱すること
ができるため、装置の使用環境温度が０℃以下での低温
起動において上部容器１内の第１の冷媒６が解凍される
間に開放部に放熱することができると共に、上部容器１
よりも風上に小型容器８を設置しておくことにより、上
部容器１に当たる冷却風の温度を上げることができるた
め、上部容器１内の第１の冷媒６をより早く解凍するこ
とができる。Next, in the semiconductor cooling device according to the present embodiment configured as described above, the same operation as that of the first, third, and fourth embodiments is achieved, and the upper surface of the lower container 2 is formed. A small container 8 protruding toward the upper opening portion is air-tightly joined to an arbitrary portion of the portion other than the portion where the upper container 1 is air-tightly joined, and the internal space of the small container 8 and the second space By forming one airtight container, the heat generated from the semiconductor elements 3 and 3a can be radiated not only from the upper container 1 but also from the small container 8, so that the operating environment temperature of the device is reduced. When the first refrigerant 6 in the upper container 1 is thawed at a low temperature start at 0 ° C. or lower, heat can be released to the open portion while the first refrigerant 6 is thawed, and the upper container 1
Since the temperature of the cooling air that hits the upper container 1 can be increased by installing the small container 8 on the windward side, the first refrigerant 6 in the upper container 1 can be thawed more quickly.

【００７１】上述したように、本実施の形態の半導体冷
却装置では、前記第１、および第３乃至第４の実施の形
態と同様の効果を得ることができるのに加えて、上部容
器１内の第１の冷媒６をより早く解凍することが可能と
なる。As described above, in the semiconductor cooling device of the present embodiment, the same effects as those of the first, third and fourth embodiments can be obtained. Can be thawed more quickly.

【００７２】（第６の実施の形態：請求項６に対応）図
６は、本実施の形態による半導体冷却装置の構成例を示
す断面図であり、図１乃至図４と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につい
てのみ述べる。(Sixth Embodiment: Corresponding to Claim 6) FIG. 6 is a sectional view showing a configuration example of a semiconductor cooling device according to the present embodiment, and the same portions as those in FIGS. The description is omitted by attaching the reference numerals, and only different portions will be described here.

【００７３】すなわち、本実施の形態では、前記第１乃
至第４のいずれかの実施の形態において、下部容器２の
上面、上方の開放部に面する部分に、開放部側に突起す
るように波形に凹凸７を付けた構成している。That is, in the present embodiment, in any one of the first to fourth embodiments, the upper surface of the lower container 2, the portion facing the upper open portion, is formed so as to project toward the open portion. The configuration is such that irregularities 7 are added to the waveform.

【００７４】次に、以上のように構成した本実施の形態
の半導体冷却装置においては、前記第１、および第３乃
至第５の実施の形態と同様の作用を奏する他、小型容器
８を波形の凹凸７としていることにより、部品形状の簡
素化を実現することができる。Next, in the semiconductor cooling device of the present embodiment configured as described above, the same operation as that of the first and third to fifth embodiments can be obtained, and the small container 8 can The use of the irregularities 7 allows simplification of the component shape.

【００７５】上述したように、本実施の形態の半導体冷
却装置では、前記第１、および第３乃至第５の実施の形
態と同様の効果を得ることができるのに加えて、部品形
状の簡素化を実現することが可能となる。As described above, in the semiconductor cooling device of this embodiment, the same effects as those of the first and third to fifth embodiments can be obtained. Can be realized.

【００７６】（第７の実施の形態：請求項７に対応）図
７は、本実施の形態による半導体冷却装置の構成例を示
す断面図であり、図１および図２と同一部分には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につ
いてのみ述べる。(Seventh Embodiment: Corresponding to Claim 7) FIG. 7 is a sectional view showing a configuration example of a semiconductor cooling device according to the present embodiment, and the same portions as those in FIGS. 1 and 2 are the same. The description is omitted by attaching the reference numerals, and only different portions will be described here.

【００７７】すなわち、本実施の形態では、前記第１、
または第２の実施の形態において、上部容器１として
は、複数本のヒートパイプ９からなり、ヒートパイプ９
の凝縮部である上方側に、複数枚の放熱フィン１０を貫
通接続すると共に、ヒートパイプ９の下方側は、下部容
器２の上面に設けられたヒートパイプ９径とほぼ同一径
の複数個の穴にそれぞれほぼ垂直に貫通挿入し、かつこ
の貫通部のヒートパイプ９と穴とを気密接合することに
より、複数本のヒートパイプ９内部の第１の空間と下部
容器２の第２の空間とに気密的に分割し、複数本のヒー
トパイプ９内部の第１の空間に第１の冷媒６を封入する
と共に、下部容器２と冷却フィン４とが共用する第２の
空間に第１の冷媒６と異なる第２の冷媒６ｂを封入しこ
こで、上部容器１の第１の空間に封入する冷媒６として
は、前記第１の実施の形態と同様に、例えば純水を用
い、また下部容器２と冷却フィン４とが共用する第２の
空間に封入する冷媒６ａとしては、前記第１の実施の形
態と同様に、例えば純水にエチルアルコールを添加した
２液混合冷媒を用いることが好ましい。That is, in the present embodiment, the first,
Alternatively, in the second embodiment, the upper container 1 includes a plurality of heat pipes 9,
A plurality of radiating fins 10 are penetratingly connected to the upper side of the condensing section, and a plurality of heat fins 10 having a diameter substantially equal to the diameter of the heat pipe 9 provided on the upper surface of the lower vessel 2 The first space inside the plurality of heat pipes 9 and the second space of the lower container 2 are formed by inserting the heat pipes 9 in the through holes substantially vertically into the holes and hermetically joining the heat pipes 9 and the holes. The first refrigerant 6 is sealed in a first space inside the plurality of heat pipes 9, and the first refrigerant is filled in a second space shared by the lower vessel 2 and the cooling fins 4. A second coolant 6b different from the first coolant 6 is sealed in the first space of the upper container 1. For example, pure water is used as the coolant 6 as in the first embodiment. Refrigerant enclosed in the second space shared by the cooling fin 4 and the cooling fin 4 The a, as in the first embodiment, for example, it is preferable to use a two-liquid mixed refrigerant obtained by addition of ethyl alcohol in pure water.

【００７８】次に、以上のように構成した本実施の形態
の半導体冷却装置においては、前記第１乃至第４の実施
の形態と同様の作用を奏する他、前記第１乃至第４の実
施の形態と同様の効果を得ることが可能となる。Next, in the semiconductor cooling device of the present embodiment configured as described above, in addition to the same operation as that of the first to fourth embodiments, the first to fourth embodiments will be described. The same effect as in the embodiment can be obtained.

【００７９】（第８の実施の形態：請求項９に対応）図
８は、本実施の形態による半導体冷却装置の構成例を示
す断面図であり、図１１（ａ）および（ｂ）と同一部分
には同一符号を付して示している。(Eighth Embodiment: Corresponding to Claim 9) FIG. 8 is a sectional view showing a configuration example of a semiconductor cooling device according to the present embodiment, and is the same as FIGS. 11 (a) and 11 (b). The parts are denoted by the same reference numerals.

【００８０】図８において、開放部に設置した上部容器
１と、密閉部に設置した下部容器２とが互いに気密接合
されている。In FIG. 8, an upper container 1 installed in an open portion and a lower container 2 installed in a closed portion are airtightly joined to each other.

【００８１】下部容器２の外側下面には、片面に冷却面
を有するほほ直方体形状のモジュール形半導体素子３ａ
が平面状に並んで取り付けられいる。A substantially rectangular parallelepiped module-type semiconductor element 3 a having a cooling surface on one side is provided on the outer lower surface of the lower container 2.
Are mounted side by side in a plane.

【００８２】上部容器１と下部容器２とからなる内部空
間には、冷媒６が封入されている。A refrigerant 6 is sealed in an internal space formed by the upper container 1 and the lower container 2.

【００８３】下部容器２の外側下面には、この下部容器
２を構成している材料よりも比重が小さい材質で下部容
器２の外側下面とほぼ同一面積の大きさに加工された板
材１１が取り付けられ、この板材１１の外側下面には、
片面に冷却面を有するほぼ直方体形状のモジュール形半
導体素子３ａが平面状に並んで取り付けられている。A plate 11 made of a material having a specific gravity smaller than that of the material constituting the lower container 2 and having a size substantially equal to the outer lower surface of the lower container 2 is attached to the outer lower surface of the lower container 2. On the outer lower surface of the plate material 11,
A substantially rectangular parallelepiped module-shaped semiconductor element 3a having a cooling surface on one side is mounted in a plane.

【００８４】ここで、内部空間に封入する冷媒６として
は、前記第１の実施の形態と同様に、例えば純水を用い
ることが好ましい。Here, it is preferable to use, for example, pure water as the refrigerant 6 sealed in the internal space, as in the first embodiment.

【００８５】また、板材１１を構成する材料としては、
下部容器２を構成している材料が例えば銅の場合には、
この銅より比重が小さい材料、例えばアルミニウムを用
いることが好ましい。The materials constituting the plate 11 are as follows:
When the material forming the lower container 2 is, for example, copper,
It is preferable to use a material having a specific gravity smaller than that of copper, for example, aluminum.

【００８６】次に、以上のように構成した本実施の形態
の半導体冷却装置においては、片面に冷却面を有するほ
ぼ直方体のモジュール形半導体素子３ａから発生する熱
は、取付面であるアルミニウムの板材１１から、下部容
器２の外面を介して冷媒６に伝熱され、冷媒６は次第に
温度上昇して沸点に達する。Next, in the semiconductor cooling device of the present embodiment configured as described above, the heat generated from the substantially rectangular parallelepiped modular semiconductor element 3a having a cooling surface on one side is transferred to the aluminum plate material serving as the mounting surface. From 11, heat is transferred to the refrigerant 6 via the outer surface of the lower container 2, and the temperature of the refrigerant 6 gradually rises to reach the boiling point.

【００８７】すると、下部容器２に溜められている冷媒
６が沸騰し、蒸気として気化することにより、半導体素
子３ａから発生する熱が、上部容器１内へ熱輸送され
る。上部容器１は、例えば冷却風が送風機で強制的に送
風されている風洞のような開放部に設置されており、上
部容器１内に熱輸送された熱を開放部に放熱すると共
に、気化した冷媒６は相変化により凝縮されて液化し、
下部容器２内へ戻る。Then, the refrigerant 6 stored in the lower container 2 boils and evaporates as a vapor, so that heat generated from the semiconductor element 3 a is heat-transferred into the upper container 1. The upper container 1 is installed in an open portion such as a wind tunnel in which cooling air is forcibly blown by a blower, and radiates heat transferred into the upper container 1 to the open portion and vaporizes the heat. The refrigerant 6 is condensed and liquefied by the phase change,
Return to the inside of the lower container 2.

【００８８】上述したように、本実施の形態の半導体冷
却装置では、半導体素子３ａの取付面を、下部容器２直
接ではなく、アルミニウムからなる板材１１の別材料と
しているので、装置を軽量化することができ、また取付
面の面加工が板材１１で可能であるため、加工性を向上
することが可能となる。As described above, in the semiconductor cooling device of the present embodiment, the mounting surface of the semiconductor element 3a is made not of the lower container 2 but of another material of the plate material 11 made of aluminum. Since the surface of the mounting surface can be processed by the plate material 11, the workability can be improved.

【００８９】（第９の実施の形態：請求項１０に対応）
図９は、本実施の形態による半導体冷却装置の構成例を
示す断面図であり、図８と同一部分には同一符号を付し
てその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ
述べる。(Ninth Embodiment: Corresponding to Claim 10)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration example of the semiconductor cooling device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Only different parts will be described here.

【００９０】すなわち、本実施の形態では、前記第８の
実施の形態において、下部容器２の外側下面に、Ｌ字型
またはＵ字型に曲げられた複数本のヒートパイプ９の沸
騰部を下部容器２の外側下面とほぼ平行となるように配
置し、ヒートパイプ９の凝縮部に、複数枚の放熱フィン
１０を貫通接続された状態で開放部にほぼ垂直に突出さ
せ、板材１１に、この板材１１を下部容器２の外側下面
に取り付ける場合にヒートパイプ９が板材１１に干渉し
ないように溝１２を加工し、下部容器２の外側下面に、
ヒートパイプ９と板材１１を密着させ、かつこの板材１
１の外側下面に、片面に冷却面を有するほぼ直方体形状
のモジュール形半導体素子３ａを平面状に並べて取り付
けた構成としている。That is, in the present embodiment, the boiling portions of the plurality of L-shaped or U-shaped heat pipes 9 are formed on the outer lower surface of the lower container 2 in the eighth embodiment. It is disposed so as to be substantially parallel to the outer lower surface of the container 2, and a plurality of radiating fins 10 are protruded substantially perpendicularly to the open portion in a state where a plurality of radiating fins 10 are connected through the condensing portion of the heat pipe 9. When the plate 11 is attached to the outer lower surface of the lower container 2, the groove 12 is processed so that the heat pipe 9 does not interfere with the plate 11, and the outer surface of the lower container 2 is
The heat pipe 9 and the plate 11 are brought into close contact with each other.
A substantially rectangular parallelepiped module-type semiconductor element 3a having a cooling surface on one side is arranged and attached to the outer lower surface of the device 1.

【００９１】次に、以上のように構成した本実施の形態
の半導体冷却装置においては、前記第８の実施の形態と
同様の作用を奏する他、装置の使用環境温度が０℃以下
の時、下部容器２内、およびヒートパイプ９内の冷媒６
が凍結していても、半導体素子３ａから発生する熱によ
って、まずヒートパイプ９内の冷媒６が解凍されて、開
放部に放熱され、次に下部容器２内の冷媒６が解凍され
て、上部容器１から開放部に放熱される。Next, in the semiconductor cooling device of the present embodiment configured as described above, the same operation as in the eighth embodiment can be obtained, and when the operating environment temperature of the device is 0 ° C. or less, Refrigerant 6 in lower container 2 and heat pipe 9
Is frozen, the heat generated from the semiconductor element 3a first defrosts the refrigerant 6 in the heat pipe 9 and radiates heat to the open portion, and then defrosts the refrigerant 6 in the lower container 2 and The heat is radiated from the container 1 to the opening.

【００９２】この場合、冷媒６としては、一液冷媒を用
いていることにより、上部容器１の外形の小型化が可能
となるため、装置を軽量化することができる。In this case, since the one-liquid refrigerant is used as the refrigerant 6, the outer shape of the upper container 1 can be reduced in size, so that the weight of the apparatus can be reduced.

【００９３】上述したように、本実施の形態の半導体冷
却装置では、前記第８の実施の形態と同様の効果を得る
ことができるのに加えて、上部容器の外形を小型化でき
るため、装置を軽量化することが可能となる。As described above, in the semiconductor cooling device according to the present embodiment, the same effects as those of the eighth embodiment can be obtained, and in addition, the outer shape of the upper container can be reduced. Can be reduced in weight.

【００９４】[0094]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体冷
却装置によれば、開放部に設置された上部容器と密閉部
に設置された下部容器とを気密的に分割し、それぞれに
封入する冷媒を異なったものとしているので、装置の使
用温度が０℃以下となるような環境においても、冷媒の
凍結による半導体素子の温度上昇を低減することが可能
となる。As described above, according to the semiconductor cooling device of the present invention, the upper container installed in the open part and the lower container installed in the closed part are air-tightly divided and sealed respectively. Since the refrigerants are different, it is possible to reduce the temperature rise of the semiconductor element due to the freezing of the refrigerant even in an environment where the operating temperature of the apparatus is 0 ° C. or less.

【００９５】また、上部容器では、容器形状が単純（冷
媒封入部分を上方に広がるテーバ状とすることも可能）
であり、冷媒の液量も少ないことより、冷媒凍結時の体
積膨張による容器破損の恐れがない。下部容器において
は、下部容器中の冷媒は凍結しないので上記のような問
題はないが、極めて低温となって下部容器内の冷媒が凍
結するようなことがあっても、水以外は低温になるにつ
れて体積は減少するため、液量が多く複雑形状になり易
い下部容器にとっては、この観点からも冷媒は適切と言
えることより、装置の信頼性を向上することが可能とな
る。Further, in the upper container, the shape of the container is simple (the refrigerant enclosing portion may be formed into a tapered shape extending upward).
In addition, since the liquid amount of the refrigerant is small, there is no possibility of damage to the container due to volume expansion when the refrigerant is frozen. In the lower container, the above-mentioned problem does not occur because the refrigerant in the lower container does not freeze, but even if the temperature in the lower container becomes extremely low and the refrigerant in the lower container freezes, the temperature becomes low except for water. As the volume decreases, the refrigerant can be said to be appropriate from the viewpoint of the lower container, which has a large liquid volume and is likely to have a complicated shape, so that the reliability of the device can be improved.

【００９６】さらに、ヒートパイプと組み合せて、冷媒
を相変化させる上部容器内に封入する冷媒を一液性冷媒
としているので、装置の使用温度か０゜Ｃ以下となるよ
うな環境においても冷媒は作動し、かつ冷却効率が向上
し、容器外形の小型化につながり、装置全体の小型化お
よび軽量化を図ることも可能となる。Further, in combination with a heat pipe, the refrigerant sealed in the upper container for changing the phase of the refrigerant is a one-liquid refrigerant, so that the refrigerant can be used even in an environment where the operating temperature of the apparatus is 0 ° C. or lower. The operation and the cooling efficiency are improved, leading to a reduction in the outer shape of the container, and it is also possible to reduce the size and weight of the entire apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明による半導体冷却装置の第１の実施の形
態を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a semiconductor cooling device according to the present invention.

【図２】本発明による半導体冷却装置の第２の実施の形
態を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment of the semiconductor cooling device according to the present invention.

【図３】本発明による半導体冷却装置の第３の実施の形
態を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing a third embodiment of the semiconductor cooling device according to the present invention.

【図４】本発明による半導体冷却装置の第４の実施の形
態を示す断面図。FIG. 4 is a sectional view showing a semiconductor cooling device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図５】本発明による半導体冷却装置の第５の実施の形
態を示す断面図。FIG. 5 is a sectional view showing a fifth embodiment of the semiconductor cooling device according to the present invention.

【図６】本発明による半導体冷却装置の第６の実施の形
態を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing a semiconductor cooling device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図７】本発明による半導体冷却装置の第７の実施の形
態を示す断面図。FIG. 7 is a sectional view showing a semiconductor cooling device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図８】本発明による半導体冷却装置の第８の実施の形
態を示す断面図。FIG. 8 is a sectional view showing an eighth embodiment of a semiconductor cooling device according to the present invention.

【図９】本発明による半導体冷却装置の第９の実施の形
態を示す断面図。FIG. 9 is a sectional view showing a ninth embodiment of a semiconductor cooling device according to the present invention.

【図１０】従来の半導体冷却装置の一構成例を示す斜視
図および断面図。FIG. 10 is a perspective view and a cross-sectional view showing one configuration example of a conventional semiconductor cooling device.

【図１１】従来の半導体冷却装置の他の構成例を示す斜
視図および断面図。FIG. 11 is a perspective view and a sectional view showing another configuration example of a conventional semiconductor cooling device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…上部容器、 ２…下部容器、 ３，３ａ…半導体素子、 ４…冷却フィン、 ５…パイプ、 ６…第１の冷媒、 ６ａ…第２の冷媒、 ７…凹凸、 ８…小型容器、 ９…ヒートパイプ、 １０…放熱フィン、 １１…板材、 １２…溝。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Upper container, 2 ... Lower container, 3, 3a ... Semiconductor element, 4 ... Cooling fin, 5 ... Pipe, 6 ... 1st refrigerant, 6a ... 2nd refrigerant, 7 ... Unevenness, 8 ... Small container, 9 ... heat pipe, 10 ... radiation fins, 11 ... plate material, 12 ... groove.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 隆 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 5E322 AA01 AA11 AB11 BB03 DB01 DB06 DB07 DB10 FA01 5F036 AA01 BA08 BB05 BB41 BB60 BE06  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Takashi Hashimoto 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo F-term in the Toshiba Fuchu Plant (reference) 5E322 AA01 AA11 AB11 BB03 DB01 DB06 DB07 DB10 FA01 5F036 AA01 BA08 BB05 BB41 BB60 BE06

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 開放部に設置した上部容器と、密閉部に
設置した下部容器とが互いに気密接合され、 前記下部容器の下方に、両面に冷却面を有する平形の半
導体素子と当該半導体素子の両面の冷却面に重ねられた
冷却フィンとを交互に複数個積層してなる構造体が設置
され、 前記冷却フィンが、それぞれが気密的に接続した円筒形
のパイプを介して前記下部容器に気密接合され、 前記上部容器と下部容器と冷却フィンとからなる気密容
器の内部空間に、冷媒が封入されて構成される半導体冷
却装置において、 前記気密容器の内部空間を、前記上部容器と下部容器と
が気密接合されている部分で、前記上部容器の第１の空
間と、前記下部容器と冷却フィンが共用する第２の空間
とに気密的に分割し、 前記第１の空間に第１の冷媒を封入すると共に、前記第
２の空間に前記第１の冷媒と異なる第２の冷媒を封入し
て成ることを特徴とする半導体冷却装置。An upper container installed in an open portion and a lower container installed in a closed portion are hermetically joined to each other, and a flat semiconductor element having cooling surfaces on both sides below the lower container, and A structure is provided in which a plurality of cooling fins stacked on both sides of the cooling surface are alternately laminated, and the cooling fins are hermetically sealed to the lower container via cylindrical pipes each of which is hermetically connected. In a semiconductor cooling device configured to be joined, wherein a refrigerant is sealed in an internal space of an airtight container including the upper container, the lower container, and the cooling fin, the internal space of the airtight container is formed by the upper container and the lower container. Are hermetically joined, and are air-tightly divided into a first space of the upper container and a second space shared by the lower container and the cooling fins, and a first refrigerant is provided in the first space. When you enclose A semiconductor cooling apparatus characterized by comprising encapsulating a second coolant different from the first refrigerant to the second space. 【請求項２】 開放部に設置した上部容器と、密閉部に
設置した下部容器とが互いに気密接合され、 前記下部容器の外面に、片面に冷却面を有するほぼ直方
体形状のモジュール形半導体素子が平面状に並んで取り
付けられ、 前記上部容器と下部容器とからなる気密容器の内部空間
に、冷媒が封入されて構成される半導体冷却装置におい
て、 前記気密容器の内部空間を、前記上部容器と下部容器と
が気密接合されている部分で、前記上部容器の第１の空
間と、前記下部容器の第２の空間とに気密的に分割し、 前記第１の空間に第１の冷媒を封入すると共に、前記第
２の空間に前記第１の冷媒と異なる第２の冷媒を封入し
て成ることを特徴とする半導体冷却装置。2. An upper container disposed in an open portion and a lower container disposed in a closed portion are hermetically bonded to each other, and a substantially rectangular module-shaped semiconductor element having a cooling surface on one surface is provided on an outer surface of the lower container. In a semiconductor cooling device, which is mounted side by side in a planar shape and is configured such that a refrigerant is sealed in an internal space of an airtight container composed of the upper container and the lower container, At a portion where the container is air-tightly joined, a first space of the upper container and a second space of the lower container are air-tightly divided, and a first refrigerant is sealed in the first space. A semiconductor cooling device, wherein a second refrigerant different from the first refrigerant is sealed in the second space. 【請求項３】 前記請求項１または請求項２に記載の半
導体冷却装置において、 前記上部容器と下部容器との分割面は前記上部容器の底
面部であり、前記上部容器の底面部を下方に延ばして、
前記下部容器に封入されている第２の冷媒中に沈めたこ
とを特徴とする半導体冷却装置。3. The semiconductor cooling device according to claim 1, wherein a division surface between the upper container and the lower container is a bottom surface of the upper container, and a bottom surface of the upper container is directed downward. Extend it,
A semiconductor cooling device submerged in a second refrigerant sealed in the lower container. 【請求項４】 前記請求項３に記載の半導体冷却装置に
おいて、 前記上部容器の底面部における前記第２の空間に封入さ
れている第２の冷媒に接する面に、波型に凹凸を付けた
ことを特徴とする半導体冷却装置。4. The semiconductor cooling device according to claim 3, wherein a surface in contact with a second refrigerant sealed in the second space in a bottom surface of the upper container is provided with corrugations. A semiconductor cooling device characterized by the above-mentioned. 【請求項５】 前記請求項１乃至請求項４のいずれか１
項に記載の半導体冷却装置において、 前記下部容器の上面部における前記上部容器が気密接合
されている部位以外の任意の部分に、上方の開放部側に
突出させた小形容器を気密接合し、当該小形容器の内部
空間と前記第２の空間とで一つの気密容器を構成したこ
とを特徴とする半導体冷却装置。5. The method according to claim 1, wherein
In the semiconductor cooling device according to the item, to any portion other than the portion where the upper container is hermetically joined on the upper surface portion of the lower container, a small container protruding toward the upper opening portion is hermetically joined, and A semiconductor cooling device, wherein an internal space of a small container and the second space constitute one airtight container. 【請求項６】 前記請求項１乃至請求項４のいずれか１
項に記載の半導体冷却装置において、 前記下部容器の上面、上方の開放部に面する部分に、当
該開放部側に突起するように波形に凹凸を付けたことを
特徴とする半導体冷却装置。6. The method according to claim 1, wherein
The semiconductor cooling device according to any one of claims 1 to 3, wherein the upper surface of the lower container and the portion facing the upper open portion are provided with corrugations so as to protrude toward the open portion. 【請求項７】 前記請求項１または請求項２に記載の半
導体冷却装置において、 前記上部容器としては、複数本のヒートパイプからな
り、 前記ヒートパイプの凝縮部である上方側に、複数枚の放
熱フィンを貫通接続すると共に、前記ヒートパイプの下
方側は、前記下部容器の上面に設けられた前記ヒートパ
イプ径とほぼ同一径の複数個の穴にそれぞれほぼ垂直に
貫通挿入し、かつ当該貫通部のヒートパイプと穴とを気
密接合することにより、前記複数本のヒートパイプ内部
の第１の空間と前記下部容器の第２の空間とに気密的に
分割し、 前記第１の空間に第１の冷媒を封入すると共に、前記第
２の空間に前記第１の冷媒と異なる第２の冷媒を封入し
たことを特徴とする半導体冷却装置。7. The semiconductor cooling device according to claim 1, wherein the upper container includes a plurality of heat pipes, and a plurality of heat pipes are provided on an upper side, which is a condensing portion of the heat pipe. The radiating fins are penetrated and connected, and the lower side of the heat pipe is inserted substantially perpendicularly into a plurality of holes each having a diameter substantially equal to the diameter of the heat pipe provided on the upper surface of the lower container. By airtightly joining the heat pipes and holes of the parts, the first space inside the plurality of heat pipes and the second space of the lower container are airtightly divided, and the first space is divided into the first space. A semiconductor cooling device, wherein a first refrigerant is sealed and a second refrigerant different from the first refrigerant is sealed in the second space. 【請求項８】 前記請求項１乃至請求項７のいずれか１
項に記載の半導体冷却装置において、 前記第１の冷媒としては、純水を用い、また前記第２の
冷媒としては、純水にエチルアルコールを添加した２液
混合冷媒を用いたことを特徴とする半導体冷却装置。8. The method according to claim 1, wherein
In the semiconductor cooling device described in the paragraph, pure water is used as the first refrigerant, and a two-liquid mixed refrigerant obtained by adding ethyl alcohol to pure water is used as the second refrigerant. Semiconductor cooling device. 【請求項９】 開放部に設置した上部容器と、密閉部に
設置した下部容器とが互いに気密接合され、 前記下部容器の外面に、片面に冷却面を有するほぼ直方
体形状のモジュール形半導体素子が平面状に並んで取り
付けられ、 前記上部容器と下部容器とからなる気密容器の内部空間
に、冷媒が封入されて構成される半導体冷却装置におい
て、 前記下部容器の外側下面に、当該下部容器を構成してい
る材料よりも比重が小さい材質で前記下部容器の外側下
面とほぼ同一面積の大きさに加工された板材を取り付
け、 前記板材の外側下面に、片面に冷却面を有するほぼ直方
体形状のモジュール形半導体素子を平面状に並べて取り
付けて成ることを特徴とする半導体冷却装置。9. An almost rectangular parallelepiped modular semiconductor element having a cooling surface on one side is provided on an outer surface of the lower container, wherein an upper container disposed in an open part and a lower container disposed in a closed part are hermetically bonded to each other. A semiconductor cooling device, which is mounted side by side in a planar shape and is configured such that a refrigerant is sealed in an internal space of an airtight container including the upper container and the lower container, wherein the lower container is formed on an outer lower surface of the lower container. A plate having a specific gravity smaller than that of the material being processed and having a size substantially equal to the outer lower surface of the lower container is attached, and a substantially rectangular solid module having a cooling surface on one surface on the outer lower surface of the plate. A semiconductor cooling device comprising a plurality of semiconductor devices arranged side by side in a plane. 【請求項１０】 前記請求項９に記載の半導体冷却装置
において、 前記下部容器の外側下面に、Ｌ字型またはＵ字型に曲げ
られた複数本のヒートパイプの沸騰部を前記下部容器の
外側下面とほぼ平行となるように配置し、 前記ヒートパイプの凝縮部に、複数枚の放熱フィンを貫
通接続された状態で開放部にほぼ垂直に突出させ、 前記板材に、当該板材を前記下部容器の外側下面に取り
付ける場合に前記ヒートパイプが板材に干渉しないよう
に溝を加工し、 前記下部容器の外側下面に、前記ヒートパイプと板材を
密着させ、かつ当該板材の外側下面に、片面に冷却面を
有するほぼ直方体形状のモジュール形半導体素子を平面
状に並べて取り付けたことを特徴とする半導体冷却装
置。10. The semiconductor cooling device according to claim 9, wherein a boiling portion of a plurality of L-shaped or U-shaped heat pipes is formed on an outer lower surface of the lower container outside the lower container. A plurality of radiating fins are disposed so as to be substantially parallel to the lower surface, and are protruded substantially perpendicularly to an open portion in a state where a plurality of radiating fins are penetrated and connected to the condensing portion of the heat pipe. When the heat pipe is attached to the outer lower surface, a groove is formed so that the heat pipe does not interfere with the plate material.The heat pipe and the plate material are brought into close contact with the outer lower surface of the lower container, and the outer lower surface of the plate material is cooled to one side. A semiconductor cooling device comprising substantially rectangular parallelepiped module-shaped semiconductor elements each having a surface and arranged and mounted in a plane. 【請求項１１】 前記請求項９乃至請求項１０に記載の
半導体冷却装置において、 前記下部容器を構成する材料としては、銅を用い、また
前記板材を構成する材料としては、銅よりも比重が小さ
いアルミニウムを用いたことを特徴とする半導体冷却装
置。11. The semiconductor cooling device according to claim 9, wherein copper is used as a material forming the lower container, and a specific gravity is higher than copper as a material forming the plate member. A semiconductor cooling device using small aluminum.
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