[其他]半导体汽化冷却装置

说明书

半导体堆由层叠和紧固在一起的ＧＴＯ可控硅，冷却件和接线导体构成。半导体堆配置在冷却器内，并充以氟利昂液。冷凝器配置在冷却器上面，通过连通管与冷却器连接构成冷却装置。每个冷却件在ＧＴＯ可控硅和接线导体之间配置并有许多小孔，氟利昂液在小孔内裱可控硅产生的热所沸腾变成氟利昂蒸汽趋向接线导体。每个接线导体在它与冷却器接触的表面上有许多纵向缝隙。氟利昂蒸汽沿缝隙向上流动以提高致冷剂冷却循环效率。

本发明涉及一种汽化冷却的半导体的装置，它适用于用以控制铁路列车的主电动机的速度的断续器或直流-交流变换器。

用以汽化冷却半导体元件的技术的发展主要表现在断续器或直流-交流变换器的应用上，这种断续器或直流-交流变换器用于铁路列车，而且要求有大容量的半导体元件。

已有的半导体汽化冷却装置包括一个装有半导体堆的冷却器和一种诸如氟利昂113的液态致冷剂以及一个设置在冷却器上的冷凝器，其设置方式允许冷凝器与冷却器连通。整个冷却器和冷凝器与大气隔绝密封，构成一个密封容器。这种装置的典型范例揭示在日本专利公开号68662/1980的说明书中。

又例如，半导体堆又一个实例揭示在日本专利公开号41734/1980的说明书中。这种半导体堆包括一个半导体元件，冷却件（热辐射板）（在冷却件之间配置半导体元件）和接线导体（在接线导体之间配置冷却件和半导体元件）。（在上述日本专利公开号41734/1980中）进一步提出要把冷却件的表面做成多孔或粗糙的，以便提高相对于液态致冷剂的散热特性，以及插入许多管脚，以便在冷却件和接线导体之间提供许多孔隙。

近来由于使用半导体元件的容量变得越来越大，而且由于要求在较高频率下对脉冲宽度加以控制，因此半导体元件产生的热量也随之变得越来越大，为了克服半导体元件所产生的大量热量，本发明的目的在于提供了一种汽化冷却半导体用的改进装置，它能够提高冷却效率。

为此目的，本发明提供了一种汽化冷却半导体用的装置，它包括一个半导体元件，一个把半导体元件产生的热量散失到液态致冷剂中去的冷却件，以及一个与冷却件接触的接线导体。其中本装置的特征在于与冷却件接触的接线导体表面形成一种非连续的接触面，接线导体通过此面在水平方向上非连续地接触冷却件。

在接线导体借助诸如线性平行缝隙或凹槽非连续地接触冷却件的水平方向的非连续接触面中，最好是这些缝隙或凹槽和水平方向之间的角至少是45°

在本发明的一个最佳实施例中，冷却件有一些直径大约为0.2mm到0.5mm的小孔，这些小孔在连接半导体和接线导体的方向上穿过冷却件，而接线导体包括宽约1.5mm到4mm的纵向缝隙，该缝隙长度能使这些缝隙从接线导体接触冷却件的表面的接触区的上端和下端伸出。

图1是根据本发明提供的半导体汽化冷却装置的一个实施例的侧剖视图。

图2是图1所示装置的半导体堆的局部放大图。

图3是图1所示装置的接线导体的透视图。

图4是图1所示装置的冷却件的另一个实施例的透视图。

图5是图4所示冷却件的局部放大图。

图6是布线导体的另一个实施例的透视图。

图7是沿着图6的Ⅶ-Ⅶ线取得的截面。

以下结合附图来叙述本发明的实施例。

首先参阅图1，冷却器1包含有半导体堆2和液态致冷剂3。冷凝器4装配在冷却器1上面，并装成使冷凝器4与冷却器1连通。冷凝器4包括头部41和42，它们是借助许多冷凝管道43和44相连接的。冷凝管道43和44有一组冷却散热片45。冷却器1和冷凝器4借助连通管5相连接，连通管5起着通路的作用，致冷剂蒸汽31，32和33通过连通管5向上流动，而冷凝的致冷剂34，35和36又返回下来。

半导体堆2包含有半导体元件21和22，冷却件（热辐射板）23到26，以及接线导体27到29，它们按图上箭头所示的方向压紧，以这样的方式层叠在一起。