(57)【要約】【課題】従来のように単純空間の冷却板の構成では高発熱の半導体素子の冷却に対して限界に近づいて来ていた。本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、高発熱密度の高発熱半導体素子の冷却を効率良くできる冷却装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】この課題を解決するために本発明の冷却装置は、冷却板１の半導体素子取り付け面側の内側に複数の小孔８を設けたものである。この構成により小孔８に液冷媒が入り込み半導体素子７の熱を効率良く吸収するため、冷却板厚み部分の熱伝導による冷却を良くし、また、冷却板強度の低下を抑える構成の冷却装置が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体である半導体素子を冷却するための冷却板と熱交換器と冷媒ポンプとを配管で繋いで冷媒循環式の冷却装置とし、前記冷却板の前記半導体素子取り付け面側の内側に複数の小孔を設けた半導体素子の冷却装置。
【請求項２】
半導体素子のホットスポットに対応した冷却板の内側に複数の小孔を設けた請求項１記載の半導体素子の冷却装置。
【請求項３】
冷却板の内側に冷媒の流れる方向に複数のスリット溝を設けた請求項１記載の半導体素子の冷却装置。
【請求項４】
スリット溝にテーパをつけたことを特徴とする請求項３記載の半導体素子の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高発熱の半導体素子の冷却装置であり、冷媒を用いて効率よく冷却する冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の冷却装置としては図６に記載されているようなものがあった。図６は、従来の冷却装置の冷却板の分解斜視図を示している。図に示すように、冷却板の側面に冷媒の入口と出口が設けられ、中は単なる空洞になっているものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３１４２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の単純空間の冷却板では積極的に効率良く半導体素子を冷却する構成とはいえず、高発熱密度の高発熱半導体素子の冷却に対して冷却性能的に限界に近づいて来ていた。
【０００４】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、高発熱密度の高発熱半導体素子の冷却を効率良くできる冷却装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するために本発明の冷却装置は、冷却板の半導体素子取り付け面の内側に複数の小孔を設けたものである。この構成により小孔に液冷媒が入り込み半導体素子の熱を効率良く吸収するため、冷却板厚み部分の熱伝導による冷却性能を良くし、また、冷却板強度の低下を抑える構成の冷却装置が得られる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の冷却装置は高発熱密度の高発熱半導体を効率良く冷却できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の発明は発熱体である半導体素子を冷却するための冷却板と熱交換器と冷媒ポンプとを配管で繋いで冷媒循環式の冷却装置とし、前記冷却板の前記半導体素子取り付け面の内側に複数の小孔を設けることにより、前記小孔に液冷媒が入り込み半導体素子の熱を効率良く吸収するため、冷却板厚み部分の熱伝導による冷却性能を良することができる。
【０００８】
第２の発明は、特に、第１のの発明の小孔を高発熱半導体のホットスポットに対応する部分に小孔を限定した構成であり、小孔による冷却板強度低下の影響を少なくすることができる。
【０００９】
第３の発明は、特に、第１の発明の冷却板に構成した小孔をスリット溝に置き換えた構成であり、スリット溝に液冷媒が入り込み半導体素子の熱をより効率良く吸収するため、冷却板厚み部分の熱伝導による冷却性能を良することができる。
第４の発明は、特に、第３の発明の冷却板スリット溝にテーパを付けて、熱吸収で発生した冷媒の泡を排出されやすくした構成であり、より効率的に高発熱半導体を冷却することができる。
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお実施の形態に
よって本発明が限定されるものではない。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における半導体冷却装置の冷凍サイクルの模式図である。図１において高発熱体である半導体素子（図示せず）を冷却するための冷却板１とコンデンサー２、冷媒ポンプ３を繋いで冷凍サイクルを構成している。またコンデンサー２はファン４でもって冷却される構成になっており、冷凍サイクル内には冷媒が封入されている。冷媒の流れはまずコンデンサー２より出てきた液冷媒を冷媒ポンプ３でもって配管５を通って冷却板１に送られ、高発熱の半導体素子の熱を奪い冷却板１の中で液冷媒から蒸気冷媒に相変化を起こす。次に蒸気冷媒は配管６を通ってコンデンサー２に送られ、ファン４による送風でもって冷却され蒸気冷媒から液冷媒に相変化を起こす。
【００１２】
図２は本発明の実施の形態１における冷却板内の詳細図である。図２において高発熱の半導体素子７が冷却板１の底面に取り付けられており、半導体素子７に対応する冷却板の内側に複数の小孔８を構成している。この構成によれば吸入管５より入ってきた液冷媒がそれぞれの小孔８に入り、高発熱の半導体素子の熱を効率良く吸収して一部が液冷媒より蒸気冷媒に相変化して吐出管６より出て行く。
【００１３】
以上のように、本実施の形態においては冷却板１の内側に複数の小孔８を設けることにより、液冷媒と高発熱の半導体素子７との距離が短くなるとともに、冷媒の熱交換面積が増加するので効率的に高発熱の半導体素子７を冷却することができる。
【００１４】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における半導体冷却装置の冷却板の断面図である。図３において高発熱の半導体素子のホットスポット７ａに対応した冷却板１内に複数の小孔８を設けている。この構成によれば高発熱半導体素子の温度の最も高くなるホットスポットを集中的に冷却するので効率的に冷却できる。また、小孔の数が少なくてすむため冷却板１の強度の低下を抑えることができる。
【００１５】
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３における半導体冷却装置の冷却板の断面図である。図４において高発熱の半導体素子７が冷却板１の底面に取り付けられており、半導体素子７に対応する冷却板１の内側に複数のスリット溝９を構成している。この構成によれば吸入管５より入ってきた液冷媒がそれぞれのスリット溝９に入り、高発熱の半導体素子７の熱を効率良く吸収し液冷媒より蒸気冷媒に相変化し吐出管６より出て行く。
【００１６】
以上のように、本実施の形態においては冷却板１の内側に複数のスリット溝９を設けることにより、液冷媒と高発熱の半導体素子７との距離が短くなるとともに、冷媒の熱交換面積が増加するので効率的に高発熱の半導体素子７を冷却することができる。
【００１７】
（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４における半導体冷却装置の冷却板の断面図である。図５において高発熱の半導体素子７が冷却板１の底面に取り付けられており、半導体素子７に対応する冷却板１の内側に複数のテーパ付きスリット溝１０を構成している。この構成によれば吸入管５より入ってきた液冷媒がそれぞれのテーパ付きスリット溝１０に入り、高発熱の半導体素子の熱を効率良く吸収し液冷媒より蒸気冷媒に相変化し吐出管６より出て行く。
【００１８】
以上のように、本実施の形態においては冷却板１の内側に複数のテーパ付きスリット溝１０を設けることにより、スリット溝で発生した蒸気冷媒がスムーズに排出されるため効
率的に高発熱の半導体素子７を冷却することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
以上のように、本発明にかかわる半導体素子の冷却装置は、高発熱密度の高発熱半導体の冷却が可能となるので、サーバの半導体素子、パワー系デバイス素子の冷却装置等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体冷却装置の冷凍サイクルの模式図
【図２】本発明の実施の形態１における半導体冷却装置の冷却板の断面図
【図３】本発明の実施の形態２における半導体冷却装置の冷却板の断面図
【図４】本発明の実施の形態３における半導体冷却装置の冷却板の断面図
【図５】本発明の実施の形態４における半導体冷却装置の冷却板の断面図
【図６】従来の半導体冷却装置の冷却板の断面図
【符号の説明】
【００２１】
１  冷却板
２  コンデンサー
３  冷媒ポンプ
４  ファン
５  吸入管
６  吐出管
７  半導体素子
８  小孔
９  スリット溝
１０  テーパ付きスリット溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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