半导体元器件的致冷冷却装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种致冷冷却装置，用于通过在安装有蒸发器和半导体元器件的壳体中形成空气的循环流动路径而冷却由半导体元器件产生的热量。该致冷冷却装置包括：压缩机，用于在高压下压缩致冷剂；冷凝器，与压缩机相连，用于冷凝致冷剂；膨胀阀，与冷凝器相连；蒸发器，与膨胀阀和压缩机相连，用于蒸发致冷剂；换气风扇，安装在蒸发器上，其中，蒸发器一体地安装在形成半导体元器件冷却空间的壳体上，并且通过连接管与设置在壳体外部的压缩机和膨胀阀相连；换气风扇安装在蒸发器上而与半导体元器件分开；在壳体中形成循环路径，从而使低温的热传递空气吸收由半导体元器件产生的热量，并流向蒸发器。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体元器件的冷却装置，特别是半导体元器件的致冷冷却装置，其能够采用在蒸发器中进行空气热传递来冷却半导体元器件的热量，并能够应用于其它各种半导体元器件。
技术介绍
在包括晶体二极管整流器(SCR)、TRIAC等的常见半导体元器件中，集成度的增加和高速处理数据的性能的改善都使得发热密度增大。半导体元器件温度的升高是导致出现以下问题的原因在半导体元器件的结合部分由于热应力产生的热膨胀不同而发生接口剥落；信号处理速度降低；或如元器件失灵等其它问题。为了解决上述问题，半导体元器件带有冷却装置来控制半导体元器件运行的临界温度(结合部分的温度)。现有的半导体元器件的冷却装置1采用强制空气冷却方法，如图1所示，其中空气强制围绕半导体元器件10循环，以发散从半导体元器件产生的热量。这种强制空气冷却装置包括多个散热翅片11，设置在安装于PCB 20上的半导体元器件10上，用于通过热传递而方便地发散热量；以及散热风扇12，其在散热翅片11上转动，用于通过对流强制循环空气。在采用散热风扇12来降低半导体元器件10的温度的情况下，由于散热风扇的旋转而产生低频噪音，半导体元器件热辐射量的增大不能够有效地通过散热翅片11发散内部产生的热量。由于个人计算机机箱带有另外的换气风扇(未示出)，以向半导体元器件供应外部空气并排出被加热的空气，所供应的空气含有灰尘和水分，使得半导体元器件出现故障。如图2所示，致冷冷却装置2安装在半导体元器件10上，以通过降低半导体元器件10的温度而增加运行速度，或克服对由强制空气冷却装置所获得的冷却效果的限制。致冷冷却装置2包括蒸发器21和压缩机22，蒸发器21连接在半导体10的上表面上，低温低压的致冷剂流过蒸发器21，在蒸发器21、冷凝器23和膨胀阀24中进行热交换的致冷剂供给压缩机22。由于蒸发器21的温度在-20℃到-40℃之间，如果要冷却半导体元器件之外的个人计算机中的空气与蒸发器接触，会在蒸发器的表面出现结霜现象，从而引起其它元件运行方面的严重问题。因此，蒸发器21和半导体装置10在完成隔热处理后被封装起来。蒸发器利用致冷剂的蒸发潜热吸收个人计算机CPU产生的热量。然而，如果温度为40-50℃的个人计算机内的空气与低于露点的-20--40℃的蒸发器21表面接触，空气中所含的水分冷凝并结霜。致冷冷却装置2由于半导体装置和蒸发器之间的温度差而利用热交换来控制半导体装置的温度。由于半导体元器件与蒸发器21封装在一起，其结构复杂且不易装配。此外，为了在母板(未示出)上安装冷却装置，必须适当地设置连接冷却装置和致冷器的机构。由于蒸发器21直接连接到半导体元器件上，在半导体元器件升级时，无法重新利用现有的冷却装置，从而使其兼容性变差。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种致冷冷却装置，能够有效地发散半导体元器件产生的热量，从而改善半导体元器件的运行性能。本专利技术的另一个目的在于提供一种致冷冷却装置，能够改善兼容性和使用性，从而，无论半导体元器件或半导体封装件的形状如何都可以安装该致冷冷却装置。本专利技术的再一目的是提供一种致冷冷却装置，通过一体地形成蒸发器和壳体而改进其性能。实现上述目的，提供了一种致冷冷却装置，包括压缩机，用于在高压下压缩致冷剂；冷凝器，与压缩机相连，用于冷凝致冷剂；膨胀阀，与冷凝器相连；蒸发器，与膨胀阀和压缩机相连，用于蒸发致冷剂；以及换气风扇，安装在蒸发器上，其中，蒸发器一体地安装在形成半导体元器件冷却空间的壳体上，并且通过连接管与设置在壳体外部的压缩机和膨胀阀相连；换气风扇安装在蒸发器上而与半导体元器件分开；在壳体中形成循环路径，从而使低温的热传递空气吸收由半导体元器件产生的热量，并流向蒸发器。附图说明通过下面参照附图的详细描述，本专利技术的上述目的、特点、优点将变得更将清楚，其中图1为示出现有技术用于冷却半导体元器件的强制空气冷却装置的运转的剖视图；图2为示出现有技术用于冷却半导体元器件的致冷冷却装置的剖视图；图3为示出本专利技术一优选实施例的致冷冷却装置的透视图；图4为示出图3中致冷冷却装置的蒸发单元的剖视图；图5为示出本专利技术另一优选实施例的致冷冷却装置的透视图，该致冷冷却装置设置于个人计算机上；图6为示出图5中致冷冷却装置的蒸发单元的剖视图。具体实施例方式下面结合附图描述本专利技术的优选实施例。在下面的说明中，同样的附图标记用来标识不同图面中相同的元件。在本专利技术中限定的内容(如装置的详细结构和元件)只是用来帮助综合理解本专利技术。因此，很显然本专利技术可以在脱离这些限定内容的情况下实施。此外，一公知的功能或结构由于会在一些不必要的细节上使本专利技术不清楚，故不再详细描述。本专利技术一优选实施例致冷冷却装置3，如图3所示包括蒸发器31、压缩机32、冷凝器33、膨胀阀34、封闭半导体元器件10和蒸发器31的壳体35，半导体元器件10和蒸发器31安装在印刷电路板(PCB)20的上表面。壳体35中设置有连接蒸发器31和半导体元器件10的双管36。具体地说，蒸发器31位于内管361的一端，半导体元器件10的上表面位于另一端。同时，外管362的直径大于内管361的直径，并且外管362绕内管361的外周定位。外管的一端焊接到壳体35上，以使蒸发器一侧上的换气风扇与半导体相通，而其另一端用于密封PCB 20的上表面而封闭半导体元器件。另一种方案是，多个散热翅片38安装在半导体元器件10的上表面上。如图4所示，通过采用如上的结构，在蒸发器31和半导体元器件10之间通过内管361限定了第一流动路径，在设置有蒸发器31的壳体35内表面和半导体元器件10之间通过外管362限定了第二流动路径。内管361位于半导体元器件上表面上的另一端具有表面积增大的底部，以增加冷却空气的流速，从而使冷却空气均匀地流入半导体元器件。双管36由长度可以调整的波纹管制成，从而使蒸发器很容易设置在位于PCB的预定部分的半导体元器件上。为了改善热传递，隔热材料施加到外管362或内管361上。此外，外管362和PCB 20与所安装的半导体元器件10的接触部分被隔热材料包围和密封。如果1-10°的冷却空气与壳体内的内部空气接触，在壳体内会发生结霜的现象，从而对其它元件产生严重的运行问题。因此，接触部分必须被隔绝，而使得冷却空气只供给蒸发器31和半导体元器件10。将壳体内的空气强制供给蒸发器31的换气风扇37可以定位在蒸发器31的后端或下游端、内管361的入口处、或外管362的出口处。从蒸发器31排出的冷凝水被导向冷却装置，以供应到冷凝水排放管311。如果本专利技术一优选实施例的致冷冷却装置3工作而进行半导体元器件10的冷却，致冷剂被压缩机32在高温高压下压缩，并由通过冷凝器33的热传递而冷凝。随后，冷凝的致冷剂在低温低压下通过膨胀阀34膨胀，并流入蒸发器31。设置在蒸发器31一侧的换气风扇37的转动使壳体内的空气强制流入蒸发器。穿过蒸发器的冷却空气沿着内管361的流动路径导入半导体元器件10。在低温空气在半导体元器件10上扩散而吸收由半导体元器件10产生的热量后，空气沿外管362通过由于换气风扇37转动进行的强制对流而流回蒸发器31。此时，如果蒸发器的温度在-20℃--40℃的范围内，在冷却装置最初的运转阶段空气中所含的水分在蒸发器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种致冷冷却装置，包括：压缩机，用于在高压下压缩致冷剂；冷凝器，与压缩机相连，用于冷凝致冷剂；膨胀阀，与冷凝器相连；蒸发器，与膨胀阀和压缩机相连，用于蒸发致冷剂；以及换气风扇，安装在蒸发器上，其中，蒸发器一体地安装在形成半导体元器件冷却 空间的壳体上，并且通过连接管与设置在壳体外部的压缩机和膨胀阀相连；换气风扇安装在蒸发器上而与半导体元器件分开；在壳体中形成循环路径，从而使低温的热传递空气吸收由半导体元器件产生的热量，并流向蒸发器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴世基，长东延，吴世允，李旭镛，
申请(专利权)人：LG电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]