DE4418611A1

DE4418611A1 - Halbleiterelementkühlvorrichtung

Info

Publication number: DE4418611A1
Application number: DE4418611A
Authority: DE
Inventors: Akihiko Fujisaki; Junichi Ishimine; Masumi Suzuki; Masahiro Miyo; Shunichi Kikuchi; Minoru Hirano; Hitoshi Nori
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 1995-02-02
Anticipated expiration: 2014-05-28
Also published as: DE4418611C2; GB9410135D0; GB2280989A; GB2280989B; US5763950A; JPH0745762A; JP3236137B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Halbleiterelementkühlvorrichtungen, und insbesondere auf eine Halbleiterkühlvorrichtung zum Kühlen von Halbleiter elementen, die auf einem Schaltungssubstrat montiert und innerhalb einer elektronischen Einrichtung installiert sind.

In letzter Zeit hat die Wärme, die durch das Halblei terelement erzeugt wird, auf Grund der verbesserten Integra tionsdichte und der Hochgeschwindigkeitsoperation der integrierten Schaltung zugenommen. Diese Tendenz ist auf dem Gebiet von hochintegrierten Schaltungen (LSIs), die in Computern und dergleichen verwendet werden, besonders spürbar. Zum Beispiel ist es auf der Chipebene nicht selten, daß Wärme in der Größenordnung von 10 W pro 1 cm² erzeugt wird, und es wird erwartet, daß sich dieser Wert in nächster Zukunft verdoppelt oder verdreifacht.

Andererseits nimmt die Montagedichte der Halbleiter elemente innerhalb der elektronischen Einrichtung auch rapide zu. Demzufolge wird es schwieriger, das Kühlen innerhalb der elektronischen Einrichtung auszuführen.

Um die Halbleiterelemente stabil zu betreiben, ist es ferner wesentlich, die Temperatur der Halbleiterelemente niedrig zu halten, und von der Kühlvorrichtung wird eine hohe Kühleffektivität gefordert.

Fig. 1 zeigt eine denkbare Halbleiterelementkühlvor richtung 10. In Fig. 1 sind Halbleiterelemente 11 über eine Vielzahl von Verbindungsgliedern 13, wie Lot, auf einem Schaltungssubstrat 12 montiert. Eine Vielzahl von stiftför migen Rippen 14 ist auf einer oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 rechtwinklig zu der oberen Oberfläche 11a befestigt.

Das Halbleiterelement 11 wird gekühlt, wenn ein Kühl mittel (Kühlmedium) 15 parallel zu dem Schaltungssubstrat 12 dahinströmt und die Peripherie des Halbleiterelements 11 passiert. Mit anderen Worten, das Kühlen erfolgt auf Grund des Wärmeaustauschs zwischen dem Kühlmittel 15 und den stiftförmigen Rippen 14 und der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11.

Andererseits zeigt Fig. 2 eine andere denkbare Halblei terelementkühlvorrichtung 20. In Fig. 2 ist das Halbleiter element 11 auf dem Schaltungssubstrat 12 montiert, und eine Düse 21 ist über dem Halbleiterelement 11 rechtwinklig zu der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 angeord net.

Eine Hochgeschwindigkeitskühlmittelströmung 22, die aus der Düse 21 mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird, trifft auf die obere Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 und bildet danach eine Strahlströmung 23, die sich längs der oberen Oberfläche 11a radial ausbreitet, um das Halblei terelement 11 zu kühlen. Solch ein Kühlen unter Verwendung der Strahlströmung ist vorteilhaft, weil durch Einsatz einer relativ einfachen Konstruktion eine relativ hohe Kühleffek tivität erreicht werden kann.

Gemäß der in Fig. 1 gezeigten Halbleiterelementkühlvor richtung 10 ist es notwendig, die Länge der stiftförmigen Rippen 14 zu vergrößern oder die Anzahl der stiftförmigen Rippen 14 pro Einheitsbereich auf der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 zu erhöhen. Das erstere Verfahren zum Vergrößern der Länge der stiftförmigen Rippen 14 ver schlechtert jedoch die Rippeneffektivität, und so besteht eine Grenze beim Verbessern der Kühleffektivität. Anderer seits vergrößert das letztere Verfahren zum Erhöhen der Anzahl der stiftförmigen Rippen 14 pro Einheitsbereich den Strömungswiderstand, und die Kühleffektivität ist nicht so hoch wie erwartet, da die Strömung des Kühlmittels an den unteren Teilen der stiftförmigen Rippen 14 und an der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 blockiert wird.

Andererseits ist gemäß der in Fig. 2 gezeigten Halblei terelementkühlvorrichtung 20 auf Grund der Notwendigkeit zum Anordnen der Düse 21, um der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 gegenüberzuliegen, ein Raum mit einer Höhe A über dem Schaltungssubstrat 12 unbedingt erforder lich. Als Resultat ist es schwierig, das Schaltungssubstrat 12 innerhalb der elektronischen Einrichtung mit hoher Dichte durch Anordnen des Schaltungssubstrats 12 bei einem engen Abstand unterzubringen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demzufolge ist es eine allgemeine Aufgabe der vor liegenden Erfindung, eine neuartige und nützliche Halblei terelementkühlvorrichtung vorzusehen, bei der die oben beschriebenen Probleme beseitigt sind.

Eine andere und spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Halbleiterelementkühlvorrichtung vorzusehen, die dafür ausgelegt ist, um wenigstens ein Halbleiterelement zu kühlen, das auf einem Schaltungssub strat montiert ist, mit einem ersten Mittel zum Erzeugen einer Kühlmittelströmung durch Strömen eines Kühlmittels über eine obere Oberfläche des Halbleiterelements, und einem zweiten Mittel zum schrägen Auftreffen des Kühlmittels auf dem Halbleiterelement von einer stromaufwärtigen Seite hin zu einer stromabwärtigen Seite der Kühlmittelströmung. Gemäß der Halbleiterelementkühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung absorbiert die Kühlmittelströmung effektiv die Wärme von der oberen Oberfläche des Halbleiterelements, und die Kühleffektivität ist verbessert.

Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben zuerst beschriebene Halbleiterelementkühlvor richtung vorzusehen, bei der das zweite Mittel eine Vielzahl von geneigten säulenförmigen Radiatorrippen umfaßt, die auf der oberen Oberfläche des Halbleiterelements vorgesehen sind und jeweils einen Abschnitt haben, der zu der stromaufwärti gen Seite der Kühlmittelströmung geneigt ist. Gemäß der Halbleiterelementkühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird die Kühleffektivität an dem unteren Teil der geneigten säulenförmigen Radiatorrippen hin zu der oberen Oberfläche des Halbleiterelements verbessert, und der Oberflächen bereich der geneigten säulenförmigen Radiatorrippen wird vergrößert. Aus diesem Grund ist es möglich, die Kühleffek tivität des Halbleiterelements zu verbessern.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben an zweiter Stelle beschriebene Halbleiterelement kühlvorrichtung vorzusehen, bei der das zweite Mittel ferner eine kammförmige Struktur umfaßt, die obere Enden der geneigten säulenförmigen Radiatorrippen verbindet, die in einer im allgemeinen rechtwinkligen Richtung zu einer Richtung der Kühlmittelströmung angeordnet sind. Gemäß der Halbleiterelementkühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Vielzahl von geneigten säulenförmigen Radiatorrippen in einem Prozeß herzustellen, und die Produk tivität wird beträchtlich verbessert.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben zuerst beschriebene Halbleiterelementkühlvorrich tung vorzusehen, bei der das erste Mittel ein durchgangs bildendes Glied umfaßt, das einen Durchgang zwischen dem durchgangsbildenden Glied und der oberen Oberfläche des Halbleiterelements bildet, und eine Kühlmittelsteuereinheit zum Zuführen des Kühlmittels zu dem Durchgang, um innerhalb des Durchgangs eine parallele Kühlmittelströmung zu bilden, welche parallele Kühlmittelströmung zu der oberen Oberfläche des Halbleiterelements etwa parallel ist, und das zweite Mittel einen Ventilator umfaßt, der an einer Position vorgesehen ist, die dem Halbleiterelement gegenüberliegt, und bezüglich der oberen Oberfläche des Halbleiterelements geneigt ist. Gemäß der Halbleiterelementkühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung erzeugt der Ventilator eine Strahl strömung des Kühlmittels mit einer groben Strömungsmenge. Aus diesem Grund ist es möglich, die Strömungsmenge des Kühlmittels, das auf die obere Oberfläche des Halbleiter elements schräg auftrifft, zu vergrößern und demzufolge das Halbleiterelement mit einer hohen Kühleffektivität zu kühlen.

Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben an vierter Stelle beschriebene Halbleiter elementkühlvorrichtung vorzusehen, die ferner ein drittes Mittel umfaßt, das an einer Peripherie des Ventilators vorgesehen ist, zum Begrenzen des Kühlmittels, das aus dem Ventilator ausgestoßen wird, gegen Bewegen zu einer Einzugs seite des Ventilators hin. Gemäß der Halbleiterelement kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich zu verhindern, daß sich das Kühlmittel, das aus dem Ventilator ausgestoßen wird, hin zu der Einzugsseite des Ventilators bewegt, und somit zu verhindern, daß die Temperatur des Kühlmittel dadurch ansteigt. Mit anderen Worten, das Kühl mittel, das von dem Ventilator ausgestoßen wird, kann immer auf einer niedrigen Temperatur gehalten werden, und deshalb ist es möglich, das Halbleiterelement stabil zu kühlen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben zuerst beschriebene Halbleiterelementkühlvorrich tung vorzusehen, bei der das erste Mittel ein durchgangs bildendes Glied umfaßt, das einen Durchgang zwischen dem durchgangsbildenden Glied und der oberen Oberfläche des Halbleiterelements bildet, und eine Kühlmittelsteuereinheit zum Zuführen des Kühlmittels zu dem Durchgang, um innerhalb des Durchgangs eine parallele Kühlmittelströmung zu bilden, welche parallele Kühlmittelströmung zu der oberen Oberfläche des Halbleiterelements etwa parallel ist, und das zweite Mittel einen Kanal mit einem Endstück umfaßt, das dem Halbleiterelement gegenüberliegt und bezüglich der oberen Oberfläche des Halbleiterelements geneigt ist, und einen Ventilator, der das Kühlmittel aus dem Kanal ausstößt. Gemäß der Halbleiterelementkühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Strahlströmung des Kühl mittels mit einer großen Strömungsmenge zu bilden. Aus diesem Grund kann die Strömungsmenge des Kühlmittels, das auf die obere Oberfläche des Halbleiterelements auftrifft, vergrößert werden, wodurch ermöglicht wird, daß das Halblei terelement mit einer hohen Kühleffektivität gekühlt wird.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Halbleiterelementkühlvorrichtung vorzusehen, die dafür ausgelegt ist, um wenigstens ein Halbleiterelement zu kühlen, das auf einem Schaltungssubstrat montiert ist, mit einem durchgangsbildenden Glied, das einen Durchgang zwi schen dem durchgangsbildenden Glied und einer oberen Ober fläche des Halbleiterelements bildet, einer Kühlmittel steuereinheit, die ein Kühlmittel dem Durchgang zuführt, um über der oberen Oberfläche des Halbleiterelements eine parallele Kühlmittelströmung zu bilden, wo die parallele Kühlmittelströmung zu der oberen Oberfläche des Halbleiter elements etwa parallel ist, und einem oder einer Vielzahl von Trenngliedern, die auf einer Oberfläche des durchgangs bildenden Glieds vorgesehen sind, das der oberen Oberfläche des Halbleiterelements gegenüberliegt, bei der jedes der Trennglieder einen Basisteil hat, der sich in einer im allgemeinen rechtwinkligen Richtung zu der parallelen Kühlmittelströmung erstreckt, und einen Endteil, der eine spaltförmige Kühlmittelauslaßöffnung mit einer vorbestimmten Lücke zwischen dem Endteil und der oberen Oberfläche des Halbleiterelements bildet. Gemäß der Halbleiterelementkühl vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es unnötig, eine Düse wie in dem denkbaren Fall zu verwenden. Es ist möglich, die hohe Kühleffektivität der Strahlströmung des Kühlmittels zu nutzen und gleichzeitig zu ermöglichen, die Schaltungs substrate und somit die Halbleiterelemente innerhalb der elektronischen Einrichtung mit einer hohen Montagedichte zu montieren.

Noch eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben an siebter Stelle beschriebene Halbleiter elementkühlvorrichtung vorzusehen, die ferner eine oder eine Vielzahl von Oberflächen umfaßt, die auf der oberen Ober fläche des Halbleiterelements vorgesehen sind, bei der das Kühlmittel, das von der spaltförmigen Kühlmittelauslaßöff nung ausgestoßen wird, auf die eine oder die Vielzahl von Oberflächen trifft. Gemäß der Halbleiterelementkühlvor richtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Richtung der Kühlmittelströmung durch Kollision rapide zu verändern und somit die Kühleffektivität des Halbleiter elements zu verbessern.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben an siebter Stelle beschriebene Halbleiterelement kühlvorrichtung vorzusehen, bei der das eine oder die Vielzahl von Trenngliedern mit dem Halbleiterelement direkt und nicht über ein Schaltungssubstrat strukturell verbindet. Gemäß der Halbleiterelementkühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung können das Trennglied und das durchgangsbildende Glied mit dem Halbleiterelement ohne das Schaltungssubstrat verbunden sein. Als Resultat wird der Montageprozeß erleich tert, und die Kühlleistung wird stabilisiert.

Andere Aufgaben und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden eingehenden Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Seitenansicht, die eine denkbare Halbleiterelementkühlvorrichtung zeigt;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht, die eine andere denkbare Halbleiterelementkühlvorrichtung zeigt;

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht mit einem weggeschnittenen Teil, die eine erste Ausführungsform einer Halbleiterelementkühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 ist eine Draufsicht, die ein in Fig. 3 gezeigtes Halbleiterelement zeigt;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht, die einen Teil des in Fig. 3 gezeigten Halbleiterelements zeigt;

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht zum Erläutern der Funktionen einer geneigten säulenartigen Radiatorrippe;

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine erste Abwandlung einer in Fig. 3 gezeigten Radiatorrippe zeigt;

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht, die eine zweite Abwandlung der in Fig. 3 gezeigten Radiatorrippe zeigt;

Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine dritte Abwandlung der in Fig. 3 gezeigten Radiatorrippe zeigt;

Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine vierte Abwandlung der in Fig. 3 gezeigten Radiatorrippe zeigt;

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine fünfte Abwandlung der in Fig. 3 gezeigten Radiatorrippe zeigt;

Fig. 12A und 12B sind eine Draufsicht bzw. eine Seiten ansicht, die die in Fig. 11 gezeigte Radiatorrippe im montierten Zustand zeigen;

Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht, die eine sechste Abwandlung der in Fig. 3 gezeigten Radiatorrippe zeigt;

Fig. 14A und 14B sind eine Draufsicht bzw. eine Seiten ansicht, die die in Fig. 13 gezeigte Radiatorrippe im montierten Zustand zeigen;

Fig. 15A und 15B sind eine Draufsicht bzw. eine Seiten ansicht, die eine erste Abwandlung der Anordnung der geneig ten säulenartigen Radiatorrippen zeigen;

Fig. 16 ist eine Draufsicht, die eine zweite Abwandlung der Anordnung der geneigten säulenartigen Radiatorrippen zeigen;

Fig. 17 ist eine Seitenansicht, die die Anordnung von geneigten säulenartigen Radiatorrippen mit verschiedenen Längen zeigt;

Fig. 18 ist eine Seitenansicht, die die Anordnung von geneigten säulenartigen Radiatorrippen mit verschiedenen Neigungswinkeln zeigt;

Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht mit einem weggeschnittenen Teil, die eine zweite Ausführungsform der Halbleiterelementkühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 20 ist eine Seitenansicht zum Erläutern der Beziehung eines Ventilators und eines Halbleiterelements in Fig. 19;

Fig. 21 ist eine Seitenansicht, die eine erste Ab wandlung der zweiten Ausführungsform zeigt;

Fig. 22 ist eine perspektivische Ansicht, die eine zweite Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt;

Fig. 23 ist eine perspektivische Ansicht, die eine dritte Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt;

Fig. 24 ist eine perspektivische Ansicht, die eine vierte Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt;

Fig. 25 ist eine perspektivische Ansicht, die eine fünfte Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt;

Fig. 26 ist eine perspektivische Ansicht, die eine sechste Abwandlung der zweiten Ausführungsform zeigt;

Fig. 27 ist eine Seitenansicht, die die in Fig. 26 gezeigte sechste Abwandlung zeigt;

Fig. 28 ist eine perspektivische Ansicht, die eine dritte Ausführungsform der Halbleiterelementkühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 29 ist eine Seitenansicht, die eine vierte Aus führungsform der Halbleiterelementkühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 30 ist eine Draufsicht, die die in Fig. 29 gezeig te vierte Ausführungsform zeigt;

Fig. 31 ist eine perspektivische Ansicht mit einem weggeschnittenen Teil, die eine fünfte Ausführungsform der Halbleiterelementkühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 32 ist eine Draufsicht, die einen wichtigen Teil der in Fig. 31 gezeigten fünften Ausführungsform zeigt;

Fig. 33 ist eine Vorderansicht, die einen wichtigen Teil der in Fig. 31 gezeigten fünften Ausführungsform zeigt;

Fig. 34 ist ein Diagramm, das die in Fig. 31 gezeigte fünfte Ausführungsform von der Richtung der Strömung des Kühlmittels aus zeigt;

Fig. 35 ist eine Seitenansicht zum Erläutern der Operation der in Fig. 31 gezeigten fünften Ausführungsform;

Fig. 36 ist eine Seitenansicht, die eine erste Ab wandlung der fünften Ausführungsform zeigt;

Fig. 37 ist eine Querschnittsansicht, die einen Schal tungssubstratmodul zeigt, auf den die in Fig. 36 gezeigte erste Abwandlung der fünften Ausführungsform angewendet ist;

Fig. 38 ist eine Querschnittsansicht längs einer Linie XXXVI-XXXVI in Fig. 37;

Fig. 39 ist eine Seitenansicht, die eine zweite Ab wandlung der fünften Ausführungsform zeigt;

Fig. 40 ist eine Querschnittsansicht, die eine elek tronische Einrichtung zeigt, auf die die in Fig. 39 gezeigte zweite Abwandlung der fünften Ausführungsform angewendet ist;

Fig. 41 ist eine Seitenansicht, die eine dritte Ab wandlung der fünften Ausführungsform zeigt;

Fig. 42 ist eine Seitenansicht, die eine vierte Ab wandlung der fünften Ausführungsform zeigt;

Fig. 43 ist eine Seitenansicht, die eine fünfte Ab wandlung der fünften Ausführungsform zeigt;

Fig. 44 ist eine perspektivische Ansicht, die eine sechste Abwandlung der fünften Ausführungsform zeigt;

Fig. 45 ist eine perspektivische Ansicht, die eine siebte Abwandlung der fünften Ausführungsform zeigt;

Fig. 46 ist eine Seitenansicht, die eine achte Ab wandlung der fünften Ausführungsform zeigt;

Fig. 47 ist eine Seitenansicht, die eine neunte Ab wandlung der fünften Ausführungsform zeigt;

Fig. 48A und 48B sind eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht, die eine zehnte Abwandlung der fünften Aus führungsform zeigen;

Fig. 49 ist eine Seitenansicht, die eine elfte Ab wandlung der fünften Ausführungsform zeigt;

Fig. 50 ist eine Seitenansicht, die eine zwölfte Abwandlung der fünften Ausführungsform zeigt;

Fig. 51A und 51B sind eine Seitenansicht bzw. eine perspektivische Ansicht, die eine dreizehnte Abwandlung der fünften Ausführungsform zeigen; und

Fig. 52A, 52B und 52C sind eine Seitenansicht, eine perspektivische Ansicht bzw. eine perspektivische Ansicht, die eine vierzehnte Abwandlung der fünften Ausführungsform zeigen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform einer Halblei terelementkühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In einer in Fig. 3 gezeigten Halbleiterelementkühlvorrich tung 30 sind ein Schaltungssubstrat 12 und ein durchgangs bildendes Glied 32 innerhalb eines Gehäuses 31 einer elek tronischen Einrichtung untergebracht. Eine Vielzahl von Halbleiterelementen 11 ist auf dem Schaltungssubstrat 12 montiert. Das durchgangsbildende Glied 32 ist parallel zu dem Schaltungssubstrat 12 angeordnet und bedeckt eine obere Oberfläche des Schaltungssubstrats 12, auf dem die Halblei terelemente 11 montiert sind. Das durchgangsbildende Glied 32 liegt der oberen Oberfläche des Schaltungssubstrats 12 mit einer dazwischen gebildeten Lücke gegenüber. Ein Durch gang 33 mit einer Höhe H₁ ist zwischen dem Schaltungssub strat 12 und dem durchgangsbildenden Glied 32 gebildet. Ein Gebläse 35 ist als Kühlmittelsteuereinheit zum Ausstoßen eines Kühlmittels (Kühlmediums) mit einem Ende des Durch gangs 33 über einen Kanal 34 gekoppelt. Andererseits ist an dem anderen Ende des Durchgangs 33 eine Kühlmitteleinlaßöff nung 36 vorgesehen.

Wenn das Gebläse 35 betrieben wird, wird Luft 40 von der Kühlmitteleinlaßöffnung 36 als Kühlmittel hineingezogen. Daher tritt eine parallele Kühlmittelströmung 43, die zu dem Schaltungssubstrat 12 parallel ist, innerhalb des Durchgangs 33 auf, wie durch einen Pfeil gekennzeichnet.

Eine Vielzahl von geneigten pfeilerförmigen oder säulenartigen Radiatorrippen 37 ist, wie in Fig. 4 und 5 gezeigt, auf einer oberen Oberfläche 11a des Halbleiter elements 11 in einer Matrixanordnung vorgesehen. Die geneig ten säulenartigen Radiatorrippen 37 sind auf der strom aufwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 vorgesehen, das heißt, auf der Seite der Kühlmitteleinlaß öffnung 36. Die geneigten säulenartigen Radiatorrippen 37 sind mit einem Neigungswinkel R bezüglich einer Richtung befestigt, die zu der oberen Oberfläche 11a des Halbleiter elements 11 rechtwinklig ist. Die geneigten säulenartigen Radiatorrippen 37 selbst dienen als Mittel zum schrägen Auftreffen der Luft 40.

Während der Operation der elektronischen Einrichtung erzeugt das Halbleiterelement 11 Wärme. Der größte Teil der erzeugten Wärme breitet sich auf Grund von Wärmeleitung hin zu den geneigten säulenartigen Radiatorrippen 37 aus. Andererseits wird auch das Gebläse 35 betrieben. Daher absorbiert die erzeugte parallele Kühlmittelströmung 43 die Wärme von den geneigten säulenartigen Radiatorrippen 37 und der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11, da die parallele Kühlmittelströmung 43 die Peripherie des Halblei terelements 11 passiert. Als Resultat wird das Halbleiter element 11 gekühlt.

Gemäß der Halbleiterelementkühlvorrichtung 30 werden die folgenden Effekte erhalten, da die geneigten säulen artigen Radiatorrippen 37 mit dem Neigungswinkel R hin zu der stromaufwärtigen Seite geneigt sind, und die Kühleffek tivität bezüglich des Halbleiterelements 11 wird verbessert.

1) Stimulierte Kühlmittelströmung vom unteren Teil der Rippen hin zu der oberen Oberfläche des Halbleiter elements

Die parallele Kühlmittelströmung 43 an der Peri pherie der geneigten säulenartigen Radiatorrippe 37 wird, wie in Fig. 6 gezeigt, längs einer vorderen Oberfläche 38 der geneigten säulenartigen Radiatorrippe 37 zu einer abwärts geneigten Strömung 44 gebildet und strömt danach hin zu der stromabwärtigen Seite, indem sie sich in beide Seiten der geneigten säulenartigen Radiatorrippe 37 teilt, wie durch einen Pfeil 45 gezeigt. Aus diesem Grund nimmt die Geschwindigkeit der Kühlmittelströmung von dem unteren Teil der geneigten säulenartigen Radiatorrippe 37 hin zu einer Rippenbasisperipherie 39 auf der oberen Oberfläche 11a zu, und es ist möglich, das Kühlen an diesem Teil effektiv auszuführen.

2) Vergrößerter Oberflächenbereich der säulenartigen Radiatorrippe

Bezüglich derselben Höhe L₂ der säulenartigen Radiator rippe beträgt die Länge der säulenartigen Radiatorrippe L₂, wie in Fig. 5 gezeigt, wenn die säulenartige Radiatorrippe nicht geneigt ist, aber beträgt die Länge der säulenartigen Radiatorrippe L₁, wenn die säulenartige Radiatorrippe um den Neigungswinkel R geneigt ist. L₁ ist gleich L₂/cosR, und somit wird die Länge L₁ größer als die Länge L₂, so wie der Neigungswinkel R zunimmt. Da die Höhe der säulenartigen Radiatorrippe durch die Höhe H₁ des Durchgangs 33 begrenzt ist, ist es möglich, die Länge der säulenartigen Radiator rippe zu vergrößern und auch den Oberflächenbereich der säulenartigen Radiatorrippe im Vergleich zu jenen der denkbaren Halbleiterelementkühlvorrichtung zu vergrößern, indem die säulenartige Radiatorrippe wie in dem Fall der geneigten säulenartigen Radiatorrippe 37 geneigt wird. Aus diesem Grund wird die Wärmemenge, die von der geneigten säulenartigen Radiatorrippe 37 zu der parallelen Kühlmittel strömung 43 übertragen wird, verglichen mit jener der denkbaren Halbleiterelementkühlvorrichtung erhöht.

In dieser Ausführungsform ist bezüglich des Neigungs winkels R der geneigten säulenartigen Radiatorrippe 37 keine besondere Grenze vorgesehen. Die oben beschriebenen Effekte können jedoch nicht zu einem befriedigenden Grade erreicht werden, falls der Neigungswinkel R zu klein ist. Falls andererseits der Neigungswinkel R zu groß ist, ragt das Endstück der geneigten säulenartigen Radiatorrippe 37 weit nach vorn und behindert das Montieren des benachbarten Halbleiterelements. Ferner wird die Lücke zwischen den benachbarten geneigten säulenartigen Radiatorrippen 37 klein und behindert die korrekte Kühlmittelströmung. Mit anderen Worten, der überlegene Kühleffekt der geneigten säulen artigen Radiatorrippe 37 selbst geht verloren, falls der Neigungswinkel R zu groß ist. Demzufolge ist es vom prakti schen Gesichtspunkt aus wünschenswert, daß der Neigungs winkel R in einem Bereich zwischen 10° bis 60° liegt.

Die Querschnittsform der geneigten säulenartigen Radiatorrippe 37 ist nicht auf die rechteckige Form dieser Ausführungsform begrenzt. Ahnliche Effekte können durch Verwenden von geneigten säulenartigen Radiatorrippen er reicht werden, die andere Querschnittsformen wie zum Bei spiel eine runde Form haben.

Außerdem ist das zu kühlende Halbleiterelement 11 nicht auf den in Fig. 3 gezeigten Tragchiptyp begrenzt. Das Halbleiterelement 11 kann zum Beispiel innerhalb einer Packung vorgesehen sein oder die Form eines Mehrchipmoduls annehmen.

Ferner ist das Kühlmittel nicht auf Luft begrenzt, und andere Gase und Flüssigkeiten können anstelle derer ver wendet werden. Zum Beispiel kann eine Flüssigkeit wie Kohlenstofffluorid als Kühlmittel verwendet werden. In diesem Fall wird anstelle des Gebläses eine Pumpe als Kühlmittelsteuereinheit verwendet. Außerdem können ein Behälter zum Zuführen und Ersetzen des Kühlmittels, eine Rohrleitung und ein Wärmeaustauscher zum Kühlen des Kühl mittels vorgesehen sein, falls erforderlich. Es ist natür lich möglich, das Kühlmittel zwischen dem Behälter, der Pumpe, dem Wärmeaustauscher und dem Durchgang 33 zirkulieren zu lassen.

Die Oberfläche des durchgangsbildenden Glieds 32, die dem Schaltungssubstrat 12 gegenüberliegt, kann durch die Bodenoberfläche eines anderen Schaltungssubstrats gebildet sein, das zu dem Schaltungssubstrat 12 parallel und benach bart untergebracht ist. Die Bodenoberfläche dieses anderen Schaltungssubstrats liegt der Oberfläche gegenüber, auf der die Halbleiterelemente montiert sind. Außerdem kann die Oberfläche des durchgangsbildenden Glieds 32, die sich mit dem Schaltungssubstrat 12 schneidet, durch die Oberfläche eines anderen Substrats, wie zum Beispiel eine Grundplatine, die mit dem Schaltungssubstrat 12 verbindet, die Oberfläche eines Teils, wie zum Beispiel ein Steckverbinder, der auf dem Schaltungssubstrat 12 vorgesehen ist und der strom aufwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 zugewandt ist, und dergleichen gebildet sein.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung von Abwandlungen der geneigten säulenartigen Radiatorrippe 37 der ersten Ausführungsform.

Fig. 7 zeigt eine erste Abwandlung der geneigten säulenartigen Radiatorrippe. Eine in Fig. 7 gezeigte geneig te säulenartige Radiatorrippe 60 hat einen etwa halbrunden Querschnitt. Die geneigte säulenartige Radiatorrippe 60 ist so angeordnet, daß eine flache Oberfläche 61 von ihr der stromaufwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 zugewandt ist.

Gemäß der Form dieser ersten Abwandlung der geneigten säulenartigen Radiatorrippe ist der Widerstand bezüglich der parallelen Kühlmittelströmung 43 in einer Nähe der vorderen Oberfläche der geneigten säulenartigen Radiatorrippe 60 groß. Aus diesem Grund ist es möglich, eine stärkere abwärts geneigte Strömung 44 als bei der ersten Ausführungsform zu erzeugen, wodurch zu einer verbesserten Kühleffektivität beigetragen wird.

Fig. 8 zeigt eine zweite Abwandlung der geneigten säulenartigen Radiatorrippe. Eine in Fig. 8 gezeigte geneig te säulenartige Radiatorrippe hat einen sichelmondförmigen Querschnitt. Die geneigte säulenartige Radiatorrippe 65 ist so angeordnet, daß eine konkave Oberfläche 66 von ihr der stromaufwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 zugewandt ist.

Gemäß der Form dieser zweiten Abwandlung der geneigten säulenartigen Radiatorrippe ist es möglich, eine stärkere abwärts geneigte Strömung 44 ähnlich wie bei der ersten Abwandlung zu erzeugen, wodurch zu der verbesserten Kühl effektivität beigetragen wird.

Fig. 9 zeigt eine dritte Abwandlung der geneigten säulenartigen Radiatorrippe. Eine in Fig. 9 gezeigte geneig te säulenartige Radiatorrippe 70 hat solch eine abgeflachte zylindrische Form, daß ein Zylinder zu dem Endstück hin mehr abgeflacht ist. Die geneigte säulenartige Radiatorrippe 70 ist so angeordnet, daß eine annähernd kopfstehende dreiecki ge Oberfläche 71 der stromaufwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 zugewandt ist.

Gemäß der Form dieser dritten Abwandlung der geneigten säulenartigen Radiatorrippe wird der Strömungswiderstand an dem unteren Teil der geneigten säulenartigen Radiatorrippe 70 bezüglich jenem an dem oberen Teil der geneigten säulen artigen Radiatorrippe 70 relativ verringert. Als Resultat wird die Kühlmittelströmung in der Nähe der oberen Ober fläche 11a des Halbleiterelements 11 stimuliert, wodurch die Kühleffektivität verbessert wird.

Fig. 10 zeigt eine vierte Abwandlung der geneigten säulenartigen Radiatorrippe. Eine in Fig. 10 gezeigte säulenartige Radiatorrippe 75 besteht aus einem Basisteil 75a, der an der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 vertikal befestigt ist, und einem gekrümmten Teil 75b, der gekrümmt ist, um sich hin zu der stromaufwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 zu neigen.

Gemäß der Form dieser vierten Abwandlung der geneigten säulenartigen Radiatorrippe ist die Endoberfläche eines Verbindungsteils 76, der an dem Ende des Basisteils 75a vorgesehen ist, rechtwinklig zu der Richtung, in die sich der Basisteil 75a erstreckt. Aus diesem Grund ist es extrem einfach, die Positionen des Verbindungsteils 76 und der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 auszurich ten, wenn die säulenartige Radiatorrippe 75 montiert wird, und die Produktionseffektivität wird verbessert.

Fig. 11 zeigt eine fünfte Abwandlung der geneigten säulenartigen Radiatorrippe. Eine in Fig. 11 gezeigte kammförmige Struktur 80 ist aus einer Vielzahl von geneigten säulenartigen Radiatorrippenteilen 81 und einem Verbindungs flansch 82, der obere Enden der geneigten säulenartigen Radiatorrippenteile 81 verbindet, integral gebildet.

Fig. 12A zeigt eine Draufsicht auf die kammförmigen Strukturen 80, und Fig. 12B zeigt eine Seitenansicht der kammförmigen Strukturen 80. Jede kammförmige Struktur 80 besteht, wie in Fig. 12A und 12B gezeigt, aus den geneigten säulenartigen Radiatorrippenteilen 81, die in einer Richtung integral angeordnet sind, die im allgemeinen rechtwinklig zu der parallelen Kühlmittelströmung 43 ist, und hin zu der stromaufwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 geneigt sind.

Gemäß dieser fünften Abwandlung der geneigten säulen artigen Radiatorrippe kann eine Vielzahl von geneigten säulenartigen Radiatorrippenteilen 81 in Einheiten der kammförmigen Strukturen 80 montiert werden. Aus diesem Grund ist der Produktionsprozeß verglichen mit dem Fall, bei dem die Radiatorrippen immer einzeln befestigt werden müssen, extrem einfach.

Fig. 13 zeigt eine sechste Abwandlung der geneigten säulenartigen Radiatorrippe. Bei dieser sechsten Abwandlung ist der Verbindungsflansch 82 der in Fig. 11 gezeigten kamm förmigen Struktur 80 hin zu der stromabwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 gekrümmt. Mit anderen Worten, eine in Fig. 13 gezeigte kammförmige Struktur 90 ist etwa in V-Form gekrümmt und aus einer Vielzahl von geneigten säulenartigen Radiatorrippen 91 und einem Verbindungssteg 92, der die oberen Enden der geneigten säulenartigen Radia torrippen 91 verbindet, integral gebildet.

Fig. 14A zeigt eine Draufsicht auf die kammförmigen Strukturen 90, und Fig. 14B zeigt eine Seitenansicht der kammförmigen Strukturen. Jede kammförmige Struktur 90 ist gekrümmt, wie in Fig. 14A und 14B gezeigt, um etwa eine V-Form zu bilden, die hin zu der stromabwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 weist.

Gemäß dieser sechsten Abwandlung der geneigten säulen artigen Radiatorrippe wird die abwärts geneigte Strömung in einer Nähe der geneigten säulenartigen Radiatorrippenteile 91 erzeugt, und die gekrümmte Form der kammförmigen Struktur 90 dient dazu, um die parallele Kühlmittelströmung 43 auf einen Teil 93 der kammförmigen Struktur 90 zu konzentrieren, der am weitesten auf der stromabwärtigen Seite angeordnet ist. Aus diesem Grund ist es möglich, die Menge an Kühl mittel, die über eine Zone 11b der oberen Oberfläche 11a in einer Nähe des Teils 93, der am weitesten auf der strom abwärtigen Seite angeordnet ist, hinwegströmt, verglichen mit jener an anderen Zonen der oberen Oberfläche 11a zu erhöhen. Deshalb ist es möglich, die spezifische Zone 11b, wie zum Beispiel einen Teil des Halbleiterelements 11, bei dem die erzeugte Wärme hoch ist, effektiver zu kühlen.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung von Abwandlungen der Anordnung der geneigten säulenartigen Radiatorrippen 37 der ersten Ausführungsform. Die Anordnung der geneigten säulenartigen Radiatorrippen 37 wird nachfolgend einfach als "Rippenanordnung" bezeichnet.

Fig. 15A und 15B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht einer ersten Abwandlung der Rippenanordnung. In Fig. 15A und 15B sind die geneigten säulenartigen Radia torrippen 37 in einem Zwischenteil des Halbleiterelements 11 bezüglich der parallelen Kühlmittelströmung 43 mit einem Abstand P₁ angeordnet, und dieser Abstand P₁ ist kleiner als ein Abstand P₂ der geneigten säulenartigen Radiatorrippen 37, die an anderen Teilen des Halbleiterelements 11 angeord net sind.

Gemäß dieser ersten Abwandlung der Rippenanordnung ist es möglich, einen spezifischen Teil des Halbleiterelements 11 effektiv zu kühlen. Daher ist es selbst in einem Fall, bei dem das Halbleiterelement 11 durch eine Packung 101 gebildet ist, die einen Halbleiterchip 100 enthält, und die Wärme, die von dem zentralen Teil der Packung 101 erzeugt wird, groß ist, wie in Fig. 15B gezeigt, möglich, das Halbleiterelement 11 gleichförmig und effektiv zu kühlen.

Fig. 16 zeigt eine Draufsicht auf eine zweite Abwand lung der Rippenanordnung. In Fig. 16 sind die geneigten säulenartigen Radiatorrippen 37 in einem Teil 111 auf der stromabwärtigen Seite des Halbleiterelements 11 bezüglich der parallelen Kühlmittelströmung 43 mit einem Abstand P₄ angeordnet, und dieser Abstand P₄ ist kleiner als ein Ab stand P₃ der geneigten säulenartigen Radiatorrippen 37, die in einem Teil 110 auf der stromaufwärtigen Seite des Halb leiterelements 11 angeordnet sind.

Gemäß dieser zweiten Abwandlung der Rippenanordnung wird die Kühleffektivität des Halbleiterelements 11 an dem Teil 111 auf der stromabwärtigen Seite im Vergleich zu dem Teil 110 auf der stromaufwärtigen Seite verbessert. Anderer seits wird die parallele Kühlmittelströmung 43 erwärmt und ihre Temperatur steigt an, wenn sie über das Halbleiter element 11 hinwegströmt, und die Kühlkapazität des Kühl mittels selbst nimmt hin zu der stromabwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 allmählich ab. Aus diesem Grund heben sich die Effekte der beiden auf, so daß das gesamte Halbleiterelement 11 auf eine etwa gleichförmige Temperatur gekühlt wird.

Dieses Konzept des Kühlens kann auch auf einen Fall angewendet werden, bei dem eine Vielzahl von Halbleiter elementen längs der Richtung der Kühlmittelströmung angeord net sind. Mit anderen Worten, es ist möglich, jedes der Halbleiterelemente auf eine etwa gleichförmige Temperatur zu kühlen, indem die geneigten säulenartigen Radiatorrippen bei jenen Halbleiterelementen, die sich näher an der strom abwärtigen Seite der Kühlmittelströmung befinden, mit einem engeren Abstand angeordnet werden.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung der Abwandlungen der Rippenanordnung, bei der verschiedene Arten von geneig ten säulenartigen Radiatorrippen auf einem einzelnen Halb leiterelement angeordnet sind.

Fig. 17 zeigt eine Rippenanordnung, bei der die Längen der geneigten säulenartigen Radiatorrippen hin zu der stromabwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 länger sind. Mit anderen Worten, die Längen l₁₀, l₁₁, l₁₂ und l₁₃ der geneigten säulenartigen Radiatorrippen 120, 121, 122 und 123 genügen einer Beziehung l₁₀<l₁₁<l₁₂<l₁₃.

Die Kühlkapazität der geneigten säulenartigen Radiator rippe wird größer, so wie die Länge der geneigten säulen artigen Radiatorrippe länger wird. Daher kompensiert die in Fig. 17 gezeigte Rippenanordnung die Verringerung der Kühlkapazität, die durch den Temperaturanstieg der par allelen Kühlmittelströmung 43 auf dem Halbleiterelement 11 verursacht wird. Als Resultat ist es möglich, das gesamte Halbleiterelement 11 auf eine etwa gleichförmige Temperatur zu kühlen.

Fig. 18 zeigt eine Rippenanordnung, bei der die Nei gungswinkel der geneigten säulenartigen Radiatorrippen hin zu der stromabwärtigen Seite der parallelen Kühlmittel strömung 43 größer sind. Mit anderen Worten, die Neigungs winkel R₁₀, R₁₁, R₁₂ und R₁₃ der geneigten säulenartigen Radiatorrippen 125, 126, 127 und 128 genügen einer Beziehung R₁₀<R₁₁<R₁₂<R₁₃. Außerdem haben die geneigten säulenartigen Radiatorrippen 125 bis 128 etwa dieselbe Höhe. Demzufolge ist die geneigte säulenartige Radiatorrippe mit dem größeren Neigungswinkel auch länger.

Die Kühlkapazität der geneigten säulenartigen Radiator rippe wird größer, so wie die Länge der geneigten säulen artigen Radiatorrippe länger wird, und außerdem wird der Effekt des Mittels zum schrägen Auftreffen des Kühlmittels auch größer, so wie der Neigungswinkel der geneigten säulen artigen Radiatorrippe größer wird. Aus diesem Grund kom pensiert die in Fig. 18 gezeigte Rippenanordnung die Ver ringerung der Kühlkapazität, die durch den Temperaturanstieg der parallelen Kühlmittelströmung 43 auf dem Halbleiter element 11 verursacht wird. Als Resultat ist es möglich, das gesamte Halbleiterelement 11 auf eine etwa gleichförmige Temperatur zu kühlen.

Da die Höhen der geneigten säulenartigen Radiatorrippen 125 bis 128 etwa dieselben sind, trifft ferner die parallele Kühlmittelströmung 43 auf alle geneigten säulenartigen Radiatorrippen 125 bis 128, und die Kühlkapazität des Kühlmittels wird effektiv genutzt.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der Halbleiterelementkühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser zweiten Ausführungs form ist das Mittel zum schrägen Auftreffen des Kühlmittels durch einen Ventilator gebildet.

Fig. 19 zeigt die zweite Ausführungsform. In Fig. 19 sind jene Teile, die dieselben wie jene entsprechenden Teile in Fig. 3 sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung von ihnen wird weggelassen. Ferner zeigt Fig. 20 eine Seitenansicht zum Erläutern der Beziehung des Ventilators und des Halbleiterelements in Fig. 19.

In einer in Fig. 19 und 20 gezeigten Halbleiterelement kühlvorrichtung 130 ist das Halbleiterelement 11 auf dem Schaltungssubstrat 12 montiert, und ein Kühlkörper 131 ist auf dem Halbleiterelement 11 vorgesehen.

Ein kompakter Ventilator 133 bildet einen wichtigen Teil dieser Ausführungsform. Dieser kompakte Ventilator 133 ist innerhalb des Durchgangs 33 vorgesehen und über dem Kühlkörper 131 angeordnet. Außerdem ist der kompakte Venti lator 133 auf dem Schaltungssubstrat 12 durch eine Stützhal terung 134 in geneigter Position gestützt, die einen Nei gungswinkel α von etwa 30° bezüglich des Schaltungssubstrats 12 hat.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung der Kühlopera tion der Halbleiterelementkühlvorrichtung 130.

Das Gebläse 35 und der kompakte Ventilator 133 werden angetrieben. Wenn das Gebläse 35 angetrieben wird, wird die Luft als Kühlmittel über die Kühlmitteleinlaßöffnung 36 hineingezogen, und die parallele Kühlmittelströmung 43, die zu dem Schaltungssubstrat 12 parallel ist, wird innerhalb des Durchgangs 33 gebildet. Andererseits wird, wenn der kompakte Ventilator 133 angetrieben wird, ein paralleler Kühlmittelströmungsabschnitt 43-1 von der parallelen Kühl mittelströmung 43, der dem durchgangsbildenden Glied 32 nah ist, durch den kompakten Ventilator 133 hineingezogen und in der Form eines ausgestoßenen Kühlmittelströmungsabschnittes 135 ausgestoßen, wie durch einen Pfeil angegeben. Dieser ausgestoßene Kühlmittelströmungsabschnitt 135 bildet hin zu der stromabwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 bezüglich einer Linie 138, die zu dem Schaltungssubstrat 12 rechtwinklig ist, einen Winkel α.

Andererseits trifft von der parallelen Kühlmittel strömung 43 ein paralleler Kühlmittelströmungsabschnitt 43-2, der dem Schaltungssubstrat 12 nah ist, auf den Kühlkörper 131. Außerdem trifft der obige ausgestoßene Kühlmittel strömungsabschnitt 135 auch auf den Kühlkörper 131. Daher wird die Wärme des Kühlkörpers 131 sowohl durch den par allelen Kühlmittelströmungsabschnitt 43-2 als auch durch den ausgestoßenen Kühlmittelströmungsabschnitt 135 absorbiert, und das Halbleiterelement 11 wird effektiv gekühlt.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung der Vorteile des Vorsehens des kompakten Ventilators 131 in geneigter Posi tion.

Erstens ist es möglich, einen Einzugsbereich 136 effektiv zu gewährleisten. Da sich der Raum zwischen dem durchgangsbildenden Glied 32 und dem kompakten Ventilator 133 innerhalb des Einzugsbereichs 136 hin zu der strom aufwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 ausbreitet, wird es leichter, die parallele Kühlmittel strömung 43 hineinzuziehen.

Zweitens ist der ausgestoßene Kühlmittelströmungs abschnitt 135 hin zu der stromabwärtigen Seite der par allelen Kühlmittelströmung 43 geneigt. Aus diesem Grund strömt der ausgestoßene Kühlmittelströmungsabschnitt 135 nach dem Auftreffen auf dem Kühlkörper 131 leichter zu der stromabwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43, wie durch einen Pfeil 137 angegeben, und es ist unwahr scheinlich, daß er den Strom der parallelen Kühlkörper strömung 43 behindert.

Drittens dient der ausgestoßene Kühlmittelströmungs abschnitt 135 nach dem Auftreffen auf dem Kühlkörper 131, angegeben durch den Pfeil 137, dazu, die Strömungsgeschwin digkeit der parallelen Kühlmittelströmung 43 zu erhöhen. Da die Strömungsgeschwindigkeit der parallelen Kühlmittel strömung 43 zunimmt, verbessert sich die Kühleffektivität.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung von Abwandlungen der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform.

Fig. 21 zeigt eine erste Abwandlung der zweiten Aus führungsform.

In Fig. 21 ist eine Führungsplatte 140 auf der strom abwärtigen Seite des kompakten Ventilators 133 vorgesehen. Von dem ausgestoßenen Kühlmittelströmungsabschnitt 135 von dem kompakten Ventilator 133 führt die Führungsplatte 140 einen ausgestoßenen Kühlmittelströmungsabschnitt 135-1, der hin zu der stromabwärtigen Seite der parallelen Kühlmittel strömung 43 getrieben wird und sonst den Kühlkörper 131 nicht erreichen würde, zwingend, wie durch einen Pfeil 135-2 gekennzeichnet, um den Kühlkörper 131 zu erreichen. Diese erste Abwandlung ist besonders effektiv, wenn die Höhe des Durchgangs der parallelen Kühlmittelströmung 43 begrenzt ist und der kompakte Ventilator 133 um einen großen Winkel geneigt werden muß.

Gemäß dieser ersten Abwandlung ist es möglich, das Halbleiterelement 11 effektiv zu kühlen.

Fig. 22 zeigt eine zweite Abwandlung der zweiten Ausführungsform.

In Fig. 22 ist ein Führungskanal 150 anstelle der in Fig. 21 gezeigten Führungsplatte 140 vorgesehen. Verglichen mit der Führungsplatte 140 der ersten Abwandlung erhöht das Vorsehen des Führungskanals 150 die Menge der Kühlmittel strömung, die auf den Kühlkörper 131 auftrifft, wodurch die Kühleffektivität weiter verbessert wird.

Fig. 23 zeigt eine dritte Abwandlung der zweiten Ausführungsform.

In Fig. 23 ist ein Führungsglied 160 aus Wandabschnit ten 160a, 160b und 160c und mit einer annähernden U-Form in der in Fig. 19 und 20 gezeigten Halbleiterelementkühlvor richtung 130 zusätzlich vorgesehen. Dieses Führungsglied 160 ist auf dem Schaltungssubstrat 12 vorgesehen, um das Halb leiterelement 11 im allgemeinen zu umgeben.

Durch das Vorsehen des Führungsglieds 160 wird das Ausbreiten der Kühlmittelströmung, die durch den kompakten Ventilator 133 hin zu dem Kühlkörper 131 gelenkt wird, aus der Sicht der Strömungsrichtung der parallelen Kühlmittel strömung 43 nach rechts und links und nach der stromaufwär tigen Richtung, wie durch Pfeile 161, 162 und 163 gekenn zeichnet, eingeschränkt. Als Resultat fließt das Kühlmittel nur in stromabwärtige Richtung der parallelen Kühlmittel strömung 43, wie durch einen Pfeil 164 angegeben.

Gemäß dieser dritten Abwandlung ist es möglich, un erwünschte Effekte an anderen Schaltungselementen an der Peripherie des Halbleiterelements 11 zu verhindern.

Fig. 24 zeigt eine vierte Abwandlung der zweiten Ausführungsform.

In Fig. 24 hat ein Führungsglied 160A einen Flanschab schnitt 160d längs des oberen Endes des in Fig. 23 gezeigten Führungsglieds 160. Mit anderen Worten, der Flanschabschnitt 160d erstreckt sich längs des oberen Endes des Führungs glieds 160A und ragt nach innen.

Selbst wenn Kühlmittelströmungen 161a, 162a und 163a erzeugt werden und sich längs der jeweiligen Wandabschnitte 160a, 160b und 160c nach oben bewegen, treffen die Kühl mittelströmungen 161a, 162a und 163a durch das Vorsehen des Flanschabschnittes 160d auf den Randabschnitt 160d und werden daran gehindert, von dem Führungsglied 160A nach oben zu entweichen.

Deshalb wird sich das Kühlmittel, das Wärme absorbiert hat und nach oben strömt, nicht zu der Einzugsseite des kompakten Ventilators 133 hin bewegen und die Temperatur des ausgestoßenen Kühlmittelströmungsabschnittes 135 anheben. Daher kann diese vierte Abwandlung verhindern, daß der Kühleffekt auf Grund des Kühlmittels verschlechtert wird, das sonst die Einzugsseite des kompakten Ventilators 133 erreichen kann, falls der Flanschabschnitt 160d nicht vor gesehen ist.

Fig. 25 zeigt eine fünfte Abwandlung der zweiten Ausführungsform.

In Fig. 25 ist der kompakte Ventilator 133 auf dem Schaltungssubstrat 12 durch die Stützhalterung 134 gestützt. Außerdem ist ein Trennglied 170 zwischen der Stützhalterung 134 und dem durchgangsbildenden Glied 32 vorgesehen. Das Trennglied 170 besteht aus linken und rechten Seitenwänden 170a und 170b und einer Wand 170c auf der stromabwärtigen Seite des kompakten Ventilators 133. Das Trennglied 170 hat eine annähernde U-Form und umgibt den kompakten Ventilator 133 außer an dem Einzugsbereich 136.

Das Trennglied 170 trennt die Einzugsseite und die Ausstoßseite des kompakten Ventilators 133, um zu verhin dern, daß sich der ausgestoßene Kühlmittelströmungsabschnitt 135 zu der Einzugsseite hin bewegt. Außerdem ermöglicht das Vorsehen des Trennglieds 170 das Montieren eines stabilen Ventilators, der widerstandsfähig gegenüber Vibration und Stoß ist.

Ähnlich der vierten Abwandlung sieht diese fünfte Abwandlung ein effektives Mittel zum Verhindern dessen vor, daß sich das erwärmte Kühlmittel hin zu der Einzugsseite des kompakten Ventilators 133 bewegt, wenn der ausgestoßene Kühlmittelströmungsabschnitt 135 von dem kompakten Ventila tor 133 bezüglich der parallelen Kühlmittelströmung 43 stark ist.

Fig. 26 und 27 zeigen eine sechste Abwandlung der zweiten Ausführungsform.

In Fig. 26 und 27 ist ein kanalbildendes Glied 180 an einer Position in einer Nähe des durchgangsbildenden Glieds 32 innerhalb des Durchgangs 33 vorgesehen. Das kanalbildende Glied 180 und das durchgangsbildende Glied 32 bilden einen Kanal 181.

Eine Öffnung 181a an einem Ende des Kanals 181 führt zu dem Einzugsbereich 136 des kompakten Ventilators 133. Das andere offene Ende (nicht gezeigt) des Kanals 181 führt zum Beispiel zu der Kühlmitteleinlaßöffnung 36 des Durchgangs 33, die in Fig. 19 gezeigt ist. Eine parallele Kühlmittel strömung wird durch das in Fig. 19 gezeigte Gebläse auch innerhalb des Kanals 181 ähnlich wie in dem Innern des Durchgangs 33 erzeugt. Die parallele Kühlmittelströmung innerhalb des Kanals 181 ist durch ein Bezugszeichen 43A gekennzeichnet, und die parallele Kühlmittelströmung au ßerhalb des Kanals 181 ist durch ein Bezugszeichen 43B gekennzeichnet.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung des Kanals 181.

Der kompakte Ventilator 133 zieht nur die parallele Kühlmittelströmung 43A ein, die über den Kanal 181 erhalten wird, und stößt diese aus.

Andererseits verhindert der Kanal 181, daß die Einzugs kraft des kompakten Ventilators 133 die parallele Kühl mittelströmung 43B beeinflußt. Ein in Fig. 27 gezeigtes Halbleiterelement 182 ist in der Strömungsrichtung der parallelen Kühlmittelströmung 43 an einer Position unmittel bar vor dem Halbleiterelement 11 angeordnet. Daher wird der kompakte Ventilator 133 nicht die parallele Kühlmittel strömung 43B zum Kühlen des Halbleiterelements 182 einziehen und unerwünschte Effekte auf die Luft ausüben, die das Halbleiterelement 182 umgibt. Außerdem ist es auch möglich zu verhindern, daß eine parallele Kühlmittelströmung 43Ba, die das Halbleiterelement 182 passiert und dadurch erwärmt wird, durch den kompakten Ventilator 133 eingezogen wird, und somit wird sich die Temperatur der Luft, die von dem kompakten Ventilator 133 ausgestoßen wird, durch die par allele Kühlmittelströmung 43Ba nicht erhöhen.

Deshalb kann diese sechste Abwandlung nicht nur das Halbleiterelement 11 effektiv kühlen, sondern auch das Halbleiterelement 182, ohne daß es durch das Kühlen des Halbleiterelements 11 beeinflußt wird.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung einer dritten Ausführungsform der Halbleiterelementkühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 28 zeigt die dritte Ausführungsform. In einer in Fig. 28 gezeigten Halbleiterelementkühlvorrichtung 190 bildet ein Kanal das Mittel zum schrägen Auftreffen des Kühlmittels.

In Fig. 28 ist das Halbleiterelement 11 auf dem Schal tungssubstrat 12 montiert, und der Kühlkörper 131 ist auf diesem Halbleiterelement 11 vorgesehen. Ein Kanal 191 hat eine Auslaßöffnung 192, die schräg zu dem Halbleiterelement 11 angeordnet ist. Ein kompakter Ventilator 194 ist an einer Einlaßöffnung 193 dieses Kanals 191 montiert.

Die parallele Kühlmittelströmung 43 und eine ausgesto ßene Kühlmittelströmung 195, die von der Auslaßöffnung 192 des Kanals 191 schräg ausgestoßen wird, treffen auf das Halbleiterelement 11. Daher wird das Halbleiterelement aus ähnlichen Gründen wie in dem Fall, bei dem der kompakte Ventilator 133 schräg angeordnet ist, wie oben beschrieben, effektiv gekühlt.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung einer vierten Ausführungsform der Halbleiterelementkühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 29 und 30 zeigen die vierte Ausführungsform. In einer in Fig. 29 und 30 gezeigten Halbleiterelementkühlvor richtung 200 bilden geneigte säulenartige Radiatorrippen, die hin zu der stromaufwärtigen Seite der Kühlmittelströmung geneigt sind, das Mittel zum schrägen Auftreffen des Kühl mittels, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform. Diese vierte Ausführungsform erhält jedoch die Kühlmittelströmung durch ein Kühlmittel, das aus der Düse ausgestoßen wird.

In Fig. 29 und 30 ist eine Vielzahl von geneigten säulenartigen Radiatorrippen 201 auf der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 konzentrisch um eine Mitte des Halbleiterelements 11 herum angeordnet. Außerdem sind die geneigten säulenartigen Radiatorrippen 201 in einem Winkel R hin zu der Mitte des Halbleiterelements 11 geneigt. Die Düse 21 ist über dem Halbleiterelement 11 vorgesehen, um der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 gegenüber zuliegen.

Die Hochgeschwindigkeitskühlmittelströmung 22, die von der Düse 21 mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird, trifft auf die Mitte der oberen Oberfläche 11a des Halblei terelements 11 und bildet danach die Strahlströmung 23, die sich längs der oberen Oberfläche 11a radial ausbreitet.

Diese radiale Strahlströmung 23 absorbiert die Wärme von der oberen Oberfläche 11a und den geneigten säulenartigen Radiatorrippen 201 und kühlt das Halbleiterelement 11.

Jede der geneigten säulenartigen Radiatorrippen 201 ist hin zu der stromaufwärtigen Seite der radialen Strahlströ mung 23 geneigt. Aus diesem Grund wird ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform eine abwärtige Strömung 202 erzeugt, und sie stimuliert die Kühlmittelströmung an der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11. Außerdem ist der Oberflächenbereich der geneigten säulenartigen Radiatorrippe 202 vergrößert. Als Resultat ist es möglich, die Kühleffek tivität bezüglich des Halbleiterelements 11 zu verbessern.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung einer fünften Ausführungsform der Halbleiterelementkühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Fig. 31 bis 35 zeigen die fünfte Ausführungsform. Fig. 31 ist eine perspektivische Ansicht mit einem weggeschnitte nen Teil, die die fünfte Ausführungsform zeigt. Fig. 32 ist eine Draufsicht, die einen wichtigen Teil der in Fig. 31 gezeigten fünften Ausführungsform zeigt. Fig. 33 ist eine Vorderansicht, die einen wichtigen Teil der in Fig. 31 gezeigten fünften Ausführungsform zeigt. Fig. 34 ist ein Diagramm, das die in Fig. 31 gezeigte fünfte Ausführungsform von der Richtung der Strömung des Kühlmittels aus zeigt. Ferner ist Fig. 35 eine Seitenansicht zum Erläutern der Operation der in Fig. 31 gezeigten fünften Ausführungsform. In Fig. 31 bis 35 sind jene Teile, die dieselben wie jene entsprechenden Teile in Fig. 3 sind, mit denselben Bezugs zeichen bezeichnet, und eine Beschreibung von ihnen wird weggelassen.

In Fig. 31 bis 35 ist ein Trennglied 211 an dem durch gangsbildenden Glied 32, das der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 gegenüberliegt, auf einer Länge, die etwa der vollen Breite der Strömung entspricht, in einer im allgemeinen rechtwinkligen Richtung zu der parallelen Kühlmittelströmung 43 vorgesehen. Das Trennglied 211 liegt einem Teil der oberen Oberfläche 11a auf der stromaufwärti gen Seite des Halbleiterelements 11 gegenüber. Zwischen dem Trennglied 211 und der oberen Oberfläche 11a des Halbleiter elements 11 ist eine schmale Lücke gebildet, und sie dient als spaltförmige Kühlmittelauslaßöffnung 212.

Während der Operation der elektronischen Einrichtung wird das Gebläse 35 betrieben, das als Kühlmittelsteuer einheit verwendet wird. Als Resultat wird die Luft als Kühlmittel von der Kühlmitteleinlaßöffnung 36 eingezogen, und innerhalb des Durchgangs 33 wird die parallele Kühl mittelströmung 43 erzeugt. Fig. 35 zeigt die Strömung in der Nähe des Halbleiterelements 11, die durch die parallele Kühlmittelströmung 43 verursacht wird. In Fig. 35 kenn zeichnen die Pfeile im allgemeinen die Geschwindigkeitsver teilung der Kühlmittelströmung innerhalb des Durchgangs 33.

Die Strömungsmenge der parallelen Kühlmittelströmung 43 ist an einem beliebigen Querschnitt des Durchgangs 33 konstant. Daher wird die Kühlmittelströmung beschleunigt, wenn sie in die Lücke zwischen der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 und dem Trennglied 211 eintritt, welches den Querschnitt des Durchgangs 33 verengt, und eine extreme Hochgeschwindigkeitsströmung 213 wird erzeugt. Diese Hochgeschwindigkeitsströmung 213 wird von der spaltförmigen Kühlmittelauslaßöffnung 212 über deren gesamte Breite ausgestoßen und bildet auf der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 auf der stromabwärtigen Seite des Trennglieds 211 eine zweidimensionale Strahlströmung 214.

Als Resultat absorbiert die Hochgeschwindigkeitsströ mung 213 in Kontakt mit der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 effektiv die Wärme von dem Halbleiter element 11. Außerdem werden extrem komplexe Strömungen, die mit Luftwirbeln verschiedener Größen einhergehen, in der Zone der zweidimensionalen Strahlströmung 214 erzeugt, und das Kühlmittel wird heftig gemischt, wodurch die Konvek tionswärmeübertragung innerhalb des Kühlmittels stimuliert wird. Auf Grund dieser Effekte wird die Kühleffektivität des Halbleiterelements 11 weiter verbessert.

Obwohl die hohe Kühleffektivität von solch einer Strahlströmung genutzt wird, benötigt diese Ausführungsform ferner keine Düsenstruktur wie in dem denkbaren Fall. Aus diesem Grund ist es möglich, eine Vielzahl von Schaltungs substraten 12 oder Halbleiterelementen 11 im engen Abstand, das heißt, mit einer hohen Montagedichte, innerhalb der elektronischen Einrichtung zu montieren und die Halbleiter elemente 11 ähnlich wie bei der normalen Kühlung unter Verwendung der parallelen Kühlmittelströmung 43 zu kühlen.

Der Effekt des Verbesserns der Kühleffektivität wird größer, so wie die Strömungsgeschwindigkeit der Hoch geschwindigkeitsströmung 213 schneller wird. Die Strömungs geschwindigkeit v kann durch die Höhe b der spaltförmigen Kühlmittelauslaßöffnung 212 eingestellt werden. Mit anderen Worten, die folgende Formel (1) steht zwischen der Strö mungsgeschwindigkeit v und der Höhe b, wobei h die Lücke zwischen der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 und der Oberfläche des durchgangsbildenden Glieds 32 be zeichnet, t die Höhe des Halbleiterelements 11 im montierten Zustand bezeichnet und v₀ eine durchschnittliche Strömungs geschwindigkeit der parallelen Kühlmittelströmung 43 an einer Position vor dem Halbleiterelement 11 bezeichnet.

v = [h+t]/b·v₀ (1)

Wenn jedoch die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird, nimmt auch der Druckverlust des Kühlmittels auf der strom abwärtigen Seite des Halbleiterelements 11 verglichen mit dem auf der stromaufwärtigen Seite des Halbleiterelements 11 zu, und die Last auf der Kühlmittelsteuereinheit 35 wird demzufolge vergrößert. Vom praktischen Gesichtspunkt aus ist es daher notwendig, den Wert der Höhe b innerhalb eines Bereichs angemessen einzustellen, so daß eine ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeit v, die eine durcheinanderge brachte Strömung mit Luftwirbeln verschiedener Größen entwickeln würde, in der Zone der zweidimensionalen Strahl strömung 214 erhalten werden kann.

Ähnlich wie in dem Fall der ersten Ausführungsform können außerdem die Art des Halbleiterelements 11, die Art des verwendeten Kühlmittels, das Verfahren zum Bilden jeder Oberfläche des durchgangsbildenden Glieds 32 beliebig gewählt werden, so daß das die oben beschriebenen Effekte erreichbar sind.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung von Abwandlungen der fünften Ausführungsform.

Fig. 36 zeigt eine erste Abwandlung der fünften Aus führungsform. Ein in Fig. 36 gezeigtes Trennglied 220 hat eine geneigte Oberfläche 221 auf seiner stromaufwärtigen Seite. Von dem durchgangsbildenden Glied 32 aus gesehen ist die Oberfläche 221 hin zu der stromabwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 34 geneigt. Bei dieser Ab wandlung ist die gesamte Oberfläche 221 geneigt.

Gemäß dieser ersten Abwandlung wird die parallele Kühlmittelströmung 43 durch die geneigte Oberfläche 221 geführt, wie durch einen Pfeil 222 gekennzeichnet, und wird zu der spaltförmigen Kühlmittelauslaßöffnung 212 glatt hingeführt. Aus diesem Grund ist die Kühlmittelströmung in der Nähe der stromaufwärtigen Seite des Trennglieds 220 glatt, und es ist möglich, den Druckverlust zu reduzieren.

Fig. 37 und 38 zeigen eine Anwendung dieser ersten Abwandlung auf einen Schaltungssubstratmodul 230. Fig. 37 zeigt einen Querschnitt des Schaltungssubstratmoduls 230, und Fig. 38 zeigt einen Querschnitt längs einer Linie XXXVI-XXXVI in Fig. 37.

In Fig. 37 und 38 ist eine Vielzahl von Schaltungssub straten 12-1, 12-2 und 12-3 innerhalb eines verschlossenen Behälters 231 untergebracht. Die Schaltungsplatten 12-1, 12- 2 und 12-3 sind über einen Steckverbinder 233 mit einer Grundplatine 234 verbunden, wie in Fig. 38 gezeigt. Eine Vielzahl von Halbleiterelementen 11 ist auf jedem der Schaltungssubstrate 12-1, 12-2 und 12-3 in einer Matrix anordnung angeordnet. Jedes Trennglied 220 ist an dem benachbarten Schaltungssubstrat so montiert, um den Halblei terelementen 11 auf den Schaltungssubstraten 12-1, 12-2 und 12-3 gegenüberzuliegen. Bezüglich des obersten Schaltungs substrats 12-1 ist das Trennglied 220 an der Innenwand des verschlossenen Behälters 231 montiert.

Bevor ein Kühlmittel 235 innerhalb des verschlossenen Behälters 231 hindurchströmt und eine Auslaßöffnung 236 erreicht, trifft es auf die Trennglieder 220 und bildet auf der stromabwärtigen Seite jedes Trennglieds 220 die zwei dimensionale Strahlströmung. Daher werden die Halbleiter elemente 11 effektiv gekühlt. Mit anderen Worten, diese erste Abwandlung kann die hohe Kühleffektivität der Strahl strömung nutzen und die Montagedichte der Halbleiterelemente 11 innerhalb der elektronischen Einrichtung auch bis zur Grenze erhöhen.

Fig. 39 zeigt eine zweite Abwandlung der fünften Ausführungsform.

Eine Vielzahl von Trenngliedern 240-1, 240-2 und 240-3 ist bezüglich eines Halbleiterelements 11 vorgesehen. Die Trennglieder 240-1, 240-2 und 240-3 sind in der Richtung der parallelen Kühlmittelströmung 43 in beliebigen Abständen angeordnet. Spaltförmige Kühlmittelauslaßöffnungen 241-1, 241-2 und 241-3 sind zwischen dem Halbleiterelement 11 und den entsprechenden Trenngliedern 240-1, 240-2 und 240-3 gebildet, und zweidimensionale Strahlströmungen 242-1, 242-2 und 242-3 werden auf den stromabwärtigen Seiten der ent sprechenden spaltförmigen Kühlmittelauslaßöffnungen 241-1, 241-2 und 241-3 gebildet. Aus diesem Grund wird die gesamte Oberfläche des Halbleiterelements 11 mit befriedigender Effektivität gleichförmig gekühlt.

Fig. 40 zeigt eine elektronische Einrichtung 250, auf die die in Fig. 39 gezeigte zweite Abwandlung angewendet ist. In Fig. 40 sind das Halbleiterelement 11, das Wärme mit einer relativ hohen Dichte erzeugt, und andere Halblei terelemente 253, die Wärme mit einer relativ niedrigen Dichte erzeugen, gleichzeitig auf dem Schaltungssubstrat 12 angeordnet.

Ein durchgangsbildendes Glied 255 ist direkt auf dem Halbleiterelement 11 montiert, um dessen obere Oberfläche 11a zu bedecken, und ein Durchgang 256 ist zwischen dem durchgangsbildenden Glied 255 und der oberen Oberfläche 11a gebildet. Die Trennglieder 240-1, 240-2 und 240-3 sind ähnlich wie jene in Fig. 39 auf der Oberfläche des durch gangsbildenden Glieds 255 auf der Seite des Durchgangs 256 vorgesehen. Das Kühlmittel wird dem Durchgang 256 über eine Verbindung 259 und eine Röhre 257 zugeführt, und die zweidi mensionalen Strahlströmungen 242-1, 242-2 und 242-3 werden gebildet, um das Halbleiterelement 11 zu kühlen.

Wenn Druckluft als Kühlmittel verwendet wird, wird die Luft, die von dem Durchgang 256 ausgestoßen wird, an die Atmosphäre über einen Schalldämpfer 258 abgegeben, falls erforderlich.

Andererseits werden die anderen Halbleiterelemente 253 durch eine parallele Luftströmung 254 gekühlt, die innerhalb des Durchgangs 252 durch einen Ventilator 251 erzeugt wird.

Gemäß dieser zweiten Abwandlung ist es daher möglich, eine kleine Anzahl von Halbleiterelementen 11, die Wärme mit relativ großer Dichte erzeugen, zusammen mit anderen Halb leiterelementen 253 zu kühlen, die Wärme mit relativ kleiner Dichte erzeugen und die auf dem Schaltungssubstrat 12 innerhalb der elektronischen Einrichtung gleichzeitig angeordnet sind. Aus diesem Grund ist es möglich, die Montagedichte der Halbleiterelemente zu verbessern. Da die positionelle Beziehung der Halbleiterelemente und des durchgangsbildenden Glieds 255 und der Trennglieder 240-1, 240-2 und 240-3 ohne das Schaltungssubstrat 12 fixiert werden kann, wird der Montageprozeß einfach und die Kühllei stung stabilisiert sich.

Fig. 41 zeigt eine dritte Abwandlung der fünften Ausführungsform.

In Fig. 41 ist eine Vielzahl von Trenngliedern 260-1, 260-2 und 260-3 in beliebigen Abständen längs der Richtung der parallelen Kühlmittelströmung 43 bezüglich eines Halb leiterelements 11 angeordnet. Außerdem sind die Längen der Trennglieder 260-1, 260-2 und 260-3 in einer Richtung, die zu der parallelen Kühlmittelströmung 43 rechtwinklig ist, bei den Trenngliedern länger, die näher an der stromabwärti gen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 angeordnet sind. Mit anderen Worten, spaltförmige Kühlmittelauslaßöff nungen 261-1, 261-2 und 261-3 sind zwischen der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 und den entspre chenden Trenngliedern 260-1, 260-2 und 260-3 gebildet, und Lücken b₁, b₂ und b₃ der spaltförmigen Kühlmittelauslaßöff nungen 261-1, 261-2 und 261-3 genügen einer Beziehung b₁<b₂<b₃.

Die Strömungsmenge der parallelen Kühlmittelströmung 43 ist an verschiedenen Teilen längs des Halbleiterelements 11 konstant. Daher ist es durch Einsetzen der oben beschriebe nen Konstruktion möglich, eine zweidimensionale Strahl strömung zu erzeugen, die an der spaltförmigen Kühlmittel auslaßöffnung, die näher an der stromabwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 angeordnet ist, schneller ist. Aus diesem Grund verbessert sich die Kühlkapazität hin zu der stromabwärtigen Seite der parallelen Kühlmittel strömung 43, und es ist möglich, die Verschlechterung der Kühlkapazität, die durch den Temperaturanstieg der par allelen Kühlmittelströmung 43 über dem Halbleiterelement 11 verursacht wird, zu kompensieren. Demzufolge ist es möglich, das gesamte Halbleiterelement 11 auf eine etwa gleichförmige Temperatur zu kühlen.

Fig. 42 zeigt eine vierte Abwandlung der fünften Ausführungsform. Bei dieser vierten Abwandlung ist das Konzept der dritten Abwandlung in Fig. 41 auf eine Vielzahl von Halbleiterelementen 11-1 und 11-2 angewendet, die längs der parallelen Kühlmittelströmung 43 angeordnet sind.

In Fig. 42 sind Trennglieder 270-1 und 270-2 vorgese hen, um den entsprechenden Halbleiterelementen 11-1 und 11-2 gegenüberzuliegen. Spaltförmige Kühlmittelauslaßöffnungen 271-1 und 271-2 sind zwischen den Halbleiterelementen 11-1 bzw. 11-2 und den Trenngliedern 270-1 bzw. 270-2 gebildet. Lücken b₁₁ und b₁₂ der spaltförmigen Kühlmittelauslaßöff nungen 271-1 und 271-2 genügen einer Beziehung b₁₁<b₁₂. Mit anderen Worten, die Lücke wird hin zu der stromabwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 schmaler.

Durch Einsetzen der oben beschriebenen Konstruktion ist die erzeugte zweidimensionale Strahlströmung an der spalt förmigen Kühlmittelauslaßöffnung, die näher an der strom abwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 angeordnet ist, ähnlich wie in dem Fall der dritten Ab wandlung der fünften Ausführungsform schneller. Aus diesem Grund verbessert sich die Kühlkapazität hin zu der strom abwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43, und es ist möglich, die Verschlechterung der Kühlkapazität, die durch den Temperaturanstieg der parallelen Kühlmittelströ mung 43 über den Halbleiterelementen 11-1 und 11-2 ver ursacht wurde, zu kompensieren. Demzufolge ist es möglich, die Halbleiterelemente 11-1 und 11-2 in ihrer Gesamtheit auf eine etwa gleichförmige Temperatur zu kühlen.

Fig. 43 zeigt eine fünfte Abwandlung der fünften Ausführungsform. Bei dieser fünften Abwandlung enthält das Halbleiterelement 11 eine Vielzahl von eingebauten Halblei terchips 282-1, 282-2 und 282-3, und die Wärme, die von dem Halbleiterelement 11 verursacht wird, ist in Abhängigkeit von den Teilen des Halbleiterelements 11 unterschiedlich. Der Einfachheit halber wird angenommen, daß die erzeugte Wärme am mittleren Teil des Halbleiterelements 11 am größten ist.

In Fig. 43 ist eine Vielzahl von Trenngliedern 283-1, 283-2 und 283-3 in beliebigen Abständen längs der Richtung der parallelen Kühlmittelströmung 43 angeordnet. Spaltförmi ge Kühlmittelauslaßöffnungen 284-1, 284-2 und 284-3 sind zwischen der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 und den entsprechenden Trenngliedern 283-1, 283-2 und 283-3 gebildet. Lücken b₂₁, b₂₂ und b₂₃ der spaltförmigen Kühl mittelauslaßöffnungen 284-1, 284-2 und 284-3 genügen den Beziehungen b₂₁<b₂₂ und b₂₃<b₂₂, so daß die Lücke hin zu dem Teil des Halbleiterelements 11, der die größere Wärme erzeugt, schmaler wird.

Die Strömungsmenge der parallelen Kühlmittelströmung 43 ist an verschiedenen Teilen längs des Halbleiterelements 11 konstant. Aus diesem Grund ist durch Einsetzen der oben beschriebenen Konstruktion die erzeugte zweidimensionale Strahlströmung an der spaltförmigen Kühlmittelauslaßöffnung, die an dem Teil des Halbleiterelements 11 vorgesehen ist, der die große Wärme erzeugt, schneller. Als Resultat wird die Kühlkapazität bei dem Teil des Halbleiterelements 11, der die große Wärme erzeugt, verbessert, und es ist möglich, das gesamte Halbleiterelement 11 auf eine etwa gleichförmige Temperatur zu kühlen.

Fig. 44 zeigt eine sechste Abwandlung der fünften Ausführungsform. Bei dieser sechsten Abwandlung liegt ein Trennglied 290 der oberen Oberfläche 11a des Halbleiter elements 11 gegenüber, und eine Vielzahl von Wellenformen (oder Zickzackmustern) 291 ist an dem Ende des Trennglieds 290 von der stromabwärtigen Seite der parallelen Kühlmittel strömung 43 aus gesehen gebildet.

In Fig. 44 unterscheidet sich die Lücke einer spaltför migen Kühlmittelauslaßöffnung 292 zwischen dem Bergabschnitt und dem Talabschnitt der Wellenformen 291. Der Widerstand gegenüber dem Kühlmittel ist an der größeren Lücke kleiner, wenn das Kühlmittel von der spaltförmigen Kühlmittelauslaß öffnung 292 ausgestoßen wird, und das Kühlmittel fließt leichter durch die größere Lücke. Daher hat die Kühlmittel strömung, die von der spaltförmigen Kühlmittelauslaßöffnung 292 ausgestoßen wird, eine solche Verteilung, daß die Strömungsmenge längs der Längsrichtung der spaltförmigen Kühlmittelauslaßöffnung 292 alternierend zunimmt und ab nimmt. Demzufolge wird die Konvektion des Kühlmittels längs einer Breite W des Halbleiterelements 11 stimuliert, und die Kühleffektivität bezüglich des Halbleiterelements 11 wird verbessert.

Fig. 45 zeigt eine siebte Abwandlung der fünften Ausführungsform. Bei dieser siebten Abwandlung liegt ein Trennglied 300 der oberen Oberfläche 11a des Halbleiter elements 11 gegenüber. Eine halbrunde Nut 301 ist von der stromabwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 aus gesehen an dem Ende des Trennglieds 300 gebildet.

In Fig. 45 wird die Lücke einer spaltförmigen Kühl mittelauslaßöffnung 302 an der Nut 301 größer. Daher ist die Strömungsmenge des Kühlmittels, das von der spaltförmigen Kühlmittelauslaßöffnung 302 ausgestoßen wird, an der Nut 301 erhöht. Als Resultat ist es möglich, einen Teil 11c des Halbleiterelements 11, der der Nut 301 entspricht, effekti ver zu kühlen.

Fig. 46 zeigt eine achte Abwandlung der fünften Aus führungsform.

In Fig. 46 durchzieht eine V-förmige Nut 311 etwa eine Mitte der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11. Ein Trennglied 314 ist zu der stromabwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43 geneigt, und ein Endteil 314a des Trennglieds 314 tritt in die V-förmige Nut 311 ein und liegt einer Oberfläche 312 auf der stromaufwärtigen Seite der V-förmigen Nut 311 gegenüber. Eine spaltförmige Kühlmittelauslaßöffnung 315 ist zwischen dem Endteil 314a und der Oberfläche 312 gebildet.

Eine zweidimensionale Strahlströmung 316, die von der spaltförmigen Kühlmittelauslaßöffnung 315 ausgestoßen wird, strömt zuerst der Oberfläche 312 auf der stromaufwärtigen Seite der V-förmigen Nut 311 entlang, trifft dann auf der stromabwärtigen Seite der V-förmigen Nut 311 auf eine Oberfläche 313 und verändert rapide die Richtung und strömt danach längs der Oberfläche 313 hin zu der stromabwärtigen Seite, wie durch einen Pfeil 317 in Fig. 46 angegeben. Die rapide Veränderung der Strömungsrichtung, die durch solch eine Kollision an der Oberfläche 313 verursacht wird, dient dazu, die Kühlmittelströmung weiter und heftiger zu mischen. Als Resultat ist es möglich, bezüglich des Halbleiterele ments 11 eine höhere Kühleffektivität zu erhalten.

Fig. 47 zeigt eine neunte Abwandlung der fünften Ausführungsform.

In Fig. 47 hat ein Trennglied 320, das an dem durch gangsbildenden Glied 32 vorgesehen ist, von der Seite gesehen einen L-förmigen Querschnitt. Eine spaltförmige Kühlmittelauslaßöffnung 321 ist zwischen dem Trennglied 320 und der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 gebildet. Andererseits ist eine Rippe 322 mit einem recht eckigen Querschnitt auf der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 auf der stromabwärtigen Seite der spaltförmigen Kühlmittelauslaßöffnung 321 vorgesehen. Diese Rippe 322 ist parallel zu der spaltförmigen Kühlmittelaus laßöffnung 321 mit einem vorbestimmten dazwischen gebildeten Abstand vorgesehen.

Eine zweidimensionale Strahlströmung 323, die von der spaltförmigen Kühlmittelauslaßöffnung 321 ausgestoßen wird, trifft auf eine vertikale Oberfläche 324 auf der strom aufwärtigen Seite der Rippe 322 und ändert die Richtung, wie durch einen Pfeil 325 angegeben. Aus diesem Grund ist es möglich, die Kühleffektivität bezüglich des Halbleiter elements 11 ähnlich wie bei der achten Abwandlung der fünften Ausführungsform zu verbessern. Ferner kann diese neunte Abwandlung auf einen Fall angewendet werden, bei dem es schwierig ist, eine Nut auf dem Halbleiterelement selbst zu bilden, wie in dem Fall eines Tragchips (bear chip).

Fig. 48A und 48B zeigen eine zehnte Abwandlung der fünften Ausführungsform. Fig. 48A zeigt eine Seitenansicht der zehnten Abwandlung, und Fig. 48B zeigt eine Draufsicht auf das Halbleiterelement der zehnten Abwandlung. Gemäß dieser zehnten Abwandlung ist die Rippe der neunten Ab wandlung der fünften Ausführungsform, die in Fig. 47 gezeigt ist, längs deren Längsrichtung in eine Vielzahl von Rippen stücken geteilt.

Eine Vielzahl von Trenngliedern 330-1, 330-2 und 330-3 ist in beliebigen Abständen an dem durchgangsbildenden Glied 32 angeordnet, wie in Fig. 48A gezeigt, und Rippen 331 und 332 sind in Entsprechung zu den zwei Trenngliedern 330-1 und 330-2 auf der stromaufwärtigen Seite der parallelen Kühl mittelströmung 43 vorgesehen. Die Rippe 331 besteht aus einer Vielzahl von Rippenstücken 331-1 bis 331-4, und die Rippe 332 besteht aus einer Vielzahl von Rippenstücken 332-1 bis 332-4.

Durch Einsetzen dieser Konstruktion ist es möglich, eine Länge L jedes Rippenstücks zu verkürzen und demzufolge die thermische Spannung zu unterdrücken, die auf Grund einer Differenz der thermischen Ausdehnungen des Halbleiterele ments 11 und der Rippen 331 und 332 erzeugt wird. Außerdem ist an jedem Rippenstück eine Seitenoberfläche 333 gebildet, und der Oberflächenbereich der Rippen 331 und 332 insgesamt ist vergrößert, wodurch die Kühleffektivität verbessert wird.

Fig. 49 zeigt eine elfte Abwandlung der fünften Aus führungsform.

In Fig. 49 ist eine Vielzahl von Rippen 340-1, 340-2 und 340-3 mit einem rechteckigen Querschnitt auf der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 vorgesehen. Außer dem ist eine Vielzahl von Trenngliedern 341-1, 341-2 und 341-3 in beliebigen Abständen an dem durchgangsbildenden Glied 32 angeordnet. Die Trennglieder 341-1, 341-2 und 341-3 liegen vertikalen Oberflächen 340-1a, 340-2a bzw. 340-3a auf den stromabwärtigen Seiten der Rippen 340-1, 340-2 und 340-3 mit einer vorbestimmten dazwischen gebildeten Lücke gegen über, um spaltförmige Kühlmittelauslaßöffnungen 342-1, 342-2 und 342-3 zu bilden.

Durch Einsatz dieser Konstruktion treffen zweidimensio nale Strahlströmungen 343-1, 343-2 und 343-3, die von den spaltförmigen Kühlmittelauslaßöffnungen 342-1, 342-2 und 342-3 ausgestoßen werden, auf die obere Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11, und der Wärmeübertragungsabstand wird verkürzt. Als Resultat ist es möglich, die hohe Kühleffekti vität an den Teilen, wo das Kühlmittel auf die obere Ober fläche 11a trifft, effektiv zu nutzen.

Fig. 50 zeigt eine zwölfte Abwandlung der fünften Ausführungsform.

In Fig. 50 liegt ein Trennglied 350 einer vertikalen Oberfläche 351a auf der stromabwärtigen Seite einer Rippe 351 gegenüber, die auf der oberen Oberfläche 11a des Halb leiterelements 11 vorgesehen ist. Eine vorbestimmte Lücke ist zwischen dem Trennglied 350 und der vertikalen Ober fläche 351a gebildet, um eine spaltförmige Kühlmittelauslaß öffnung 352 zu bilden. Außerdem ist eine ausgeschnittene Nut 351b an dem unteren Ende der vertikalen Oberfläche 351a vorgesehen, und sie erstreckt sich in der Längsrichtung der Rippe 351. Diese ausgeschnittene Nut 351a erweitert eine Zone 354, in der eine Strahlströmung 353 von der spaltförmi gen Kühlmittelauslaßöffnung 352 auf die obere Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 trifft, in einer Richtung hin zu der stromaufwärtigen Seite der parallelen Kühlmittelströmung 43.

Durch Einsatz dieser Konstruktion wird die Strahl strömung 353 zu der zweidimensionalen Strahlströmung und kollidiert in der großen Zone 354. Außerdem ist der Ober flächenbereich der Rippe 351 groß. Als Resultat wird die Kühleffektivität bezüglich des Halbleiterelements 11 verbes sert.

Fig. 51A und 51B zeigen eine dreizehnte Abwandlung der fünften Ausführungsform. Fig. 51A zeigt eine Draufsicht auf die dreizehnte Abwandlung, und Fig. 51B zeigt eine per spektivisch 04123 00070 552 001000280000000200012000285910401200040 0002004418611 00004 04004e Ansicht der dreizehnten Abwandlung.

Eine Vielzahl von Abstandshaltergliedern 360 und 361 sind auf der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 längs der Richtung der parallelen Kühlmittelströmung 43 vorgesehen, wie in Fig. 51B gezeigt. Außerdem ist ein federndes Trennglied 362 an dem durchgangsbildenden Glied 32 vorgesehen, wie in Fig. 51A gezeigt. Dieses federnde Trenn glied 362 ist aus einer federnden Platte hergestellt. Das federnde Trennglied 362 liegt dem Halbleiterelement 11 in einem Zustand gegenüber, bei dem Endspitzen des federnden Trennglieds 362 gegen die Abstandshalterglieder 360 und 361 stoßen.

Eine spaltförmige Kühlmittelauslaßöffnung 363 mit einer Lücke von hoher Genauigkeit, die der Dicke der Abstands halterglieder 360 und 361 entspricht, wird zwischen dem federnden Trennglied 362 und der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 durch die federnde Deformation des federnden Trennglieds 362 automatisch gebildet. Aus diesem Grund ist es möglich, einen Fehler bei der positionellen Beziehung zwischen dem durchgangsbildenden Glied 32 und dem Halbleiterelement 11 zu absorbieren, und der Montageprozeß wird erleichtert und die Kühlleistung stabilisiert.

Für das federnde Trennglied 362 können verschiedene federnde Materialien verwendet werden. Beispiele solcher federnder Materialien sind verschiedene Arten von Harzen und Legierungen, wie zum Beispiel Phosphorbronze und Beryllium kupfer.

Fig. 52A, 52B und 52C zeigen eine vierzehnte Abwandlung der fünften Ausführungsform. Fig. 52A zeigt eine Seiten ansicht der vierzehnten Abwandlung, und Fig. 52B und 52C zeigen perspektivische Ansichten der vierzehnten Abwandlung. Gemäß dieser vierzehnten Abwandlung hat das federnde Trenn glied die Funktion, die den Abstandshaltergliedern der dreizehnten Abwandlung der fünften Ausführungsform ent spricht, die in Fig. 51A und 51B gezeigt ist.

Ein federndes Trennglied 370 ist, wie in Fig. 52A und 52B gezeigt, mit einer Vielzahl von Abstandshaltergliedern 371 an einem Endstück versehen, das der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 gegenüberliegt. Das federnde Trennglied 370 ist aus einer federnden Platte hergestellt.

Alternativ ist, wie in Fig. 52A und 52C gezeigt, ein federndes Trennglied 372 mit einer Vielzahl von ausgeschnit tenen Teilen 372a an einem Endstück versehen, das der oberen Oberfläche 11a des Halbleiterelements 11 gegenüberliegt. Das federnde Trennglied 372 besteht aus einer federnden Platte. Außerdem sind die ausgeschnittenen Teile 372a hin zu dem Halbleiterelement 11 gebogen.

Mit anderen Worten, die Abstandshalterglieder 371 an dem Endstück des federnden Trennglieds 370 und die ausge schnittenen Teile 372a an dem Endstück des federnden Trenn glieds 372 stoßen gegen die obere Oberfläche 11a des Halb leiterelements 11 und liegen dem Halbleiterelement 11 gegenüber. Deshalb ist es durch Einsatz der oben beschriebe nen Konstruktion möglich, leicht eine spaltförmige Kühl mittelauslaßöffnung 393 mit einer Lücke mit hoher Genau igkeit zu bilden, ähnlich wie bei der dreizehnten Abwandlung der fünften Ausführungsform.

Ferner ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen begrenzt, sondern verschiedene Veränderun gen und Abwandlungen können vorgenommen werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Eine Halbleiterelementkühlvorrichtung, die dafür ausgelegt ist, um wenigstens ein Halbleiterelement (11) zu kühlen, das auf einem Schaltungssubstrat (12) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Halbleiterelemente kühlvorrichtung umfaßt:
ein erstes Mittel (32, 34, 35) zum Erzeugen einer Kühlmittelströmung (43) durch Strömen eines Kühlmittels über eine obere Oberfläche (11a) des Halbleiterelements (11); und
ein zweites Mittel (37, 133, 191, 201) zum schrä gen Auftreffen des Kühlmittels auf das Halbleiterelement (11) von einer stromaufwärtigen Seite hin zu einer strom abwärtigen Seite der Kühlmittelströmung (43).

2. Die Halbleiterelementkühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte zweite Mittel (37, 133, 191, 201) umfaßt:
eine Vielzahl von geneigten säulenförmigen Radia torrippen (37, 201), die auf der oberen Oberfläche (11a) des Halbleiterelements (11) vorgesehen sind und jeweils einen Abschnitt haben, der zu der stromaufwärtigen Seite der Kühlmittelströmung (43) geneigt ist.

3. Die Halbleiterelementkühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte zweite Mittel (37, 133, 191, 201) ferner umfaßt:
eine kammförmige Struktur (80), die obere Enden der geneigten säulenförmigen Radiatorrippen (37, 201) verbindet, die in einer Richtung angeordnet sind, die zu einer Richtung der Kühlmittelströmung (43) im allgemeinen rechtwinklig ist.

4. Die Halbleiterelementkühlvorrichtung nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte erste Mittel (32, 34, 35) umfaßt:
ein durchgangsbildendes Glied (32), das einen Durchgang (33) zwischen dem genannten durchgangsbildenden Glied (32) und der oberen Oberfläche (11a) des Halbleiter elements (11) bildet; und
eine Kühlmittelsteuereinheit (35) zum Zuführen des Kühlmittels zu dem Durchgang (33), um eine parallele Kühl mittelströmung (43) innerhalb des Durchgangs (33) zu bilden, welche parallele Kühlmittelströmung (43) zu der oberen Oberfläche (11a) des Halbleiterelements (11) etwa parallel ist,
und das genannte zweite Mittel (37, 133, 191, 201) umfaßt:
einen Ventilator (133), der an einer Position vorgesehen ist, die dem Halbleiterelement (11) gegenüber liegt, und bezüglich der oberen Oberfläche (11a) des Halb leiterelements (11) geneigt ist.

5. Die Halbleiterelementkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Halbleiterelementkühlvorrichtung ferner umfaßt:
ein drittes Mittel (160d, 170), das an einer Peripherie des genannten Ventilators (133) vorgesehen ist, zum Begrenzen des Kühlmittels, das von dem genannten Venti lator (133) ausgestoßen wird, gegen Bewegen zu einer Einzugsseite des genannten Ventilators (133) hin.

6. Die Halbleiterelementkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte erste Mittel (32, 34, 35) umfaßt:
ein durchgangsbildendes Glied (32), das einen Durchgang (33) zwischen dem genannten durchgangsbildenden Glied (32) und der oberen Oberfläche (11a) des Halbleiter elements (11) bildet; und
eine Kühlmittelsteuereinheit (35) zum Zuführen des Kühlmittels zu dem Durchgang (33), um eine parallele Kühl mittelströmung (43) innerhalb des Durchgangs (33) zu bilden, welche parallele Kühlmittelströmung (43) zu der oberen Oberfläche (11a) des Halbleiterelements (11) etwa parallel ist,
und das genannte zweite Mittel (37, 133, 191, 201) umfaßt:
einen Kanal (191) mit einem Endstück, das dem Halbleiterelement (11) gegenüberliegt und bezüglich der oberen Oberfläche (11a) des Halbleiterelements (11) geneigt ist; und
einen Ventilator (194), der das Kühlmittel aus dem genannten Kanal (191) ausstößt.

7. Eine Halbleiterelementkühlvorrichtung, die dafür ausgelegt ist, um wenigstens ein Halbleiterelement (11) zu kühlen, das auf einem Schaltungssubstrat (12) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Halbleiterelement kühlvorrichtung umfaßt:
ein durchgangsbildendes Glied (32), das einen Durchgang (33) zwischen dem genannten durchgangsbildenden Glied (32) und einer oberen Oberfläche (11a) des Halbleiter elements (11) bildet;
eine Kühlmittelsteuereinheit (35), die ein Kühl mittel dem Durchgang (33) zuführt, um eine parallele Kühl mittelströmung (43) über der oberen Oberfläche (11a) des Halbleiterelements (11) zu bilden, welche parallele Kühl mittelströmung (43) zu der oberen Oberfläche (11a) des Halbleiterelements (11) etwa parallel ist; und
eines oder eine Vielzahl von Trenngliedern (211), die auf einer Oberfläche des genannten durchgangsbildenden Glieds (32) vorgesehen sind, die der oberen Oberfläche (11a) des Halbleiterelements (11) gegenüberliegt,
bei der jedes der genannten Trennglieder (211) einen Basisteil hat, der sich in eine Richtung erstreckt, die zu der parallelen Kühlmittelströmung (43) im allgemeinen rechtwinklig ist, und einen Endteil, der eine spaltförmige Kühlmittelauslaßöffnung (212) mit einer vorbestimmten Lücke zwischen dem Endteil und der oberen Oberfläche (11a) des Halbleiterelements (11) bildet.

8. Die Halbleiterelementkühlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Vielzahl von Trenngliedern (211) in einer Richtung der parallelen Kühl mittelströmung (43) angeordnet ist.

9. Die Halbleiterelementkühlvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Halblei terelementkühlvorrichtung ferner umfaßt:
eine oder eine Vielzahl von Oberflächen, die auf der oberen Oberfläche (11a) des Halbleiterelements (11) vorgesehen ist,
bei der das Kühlmittel, das von der genannten spaltförmigen Kühlmittelauslaßöffnung (212) ausgestoßen wurde, auf die genannte eine oder die Vielzahl von Ober flächen trifft.

10. Die Halbleiterelementkühlvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte eine oder eine Vielzahl von Oberflächen bezüglich einer Richtung, in der das Kühlmittel von der genannten spaltförmigen Kühlmittel auslaßöffnung (212) ausgestoßen wird, rechtwinklig oder geneigt ist.

11. Die Halbleiterelementkühlvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte spaltförmige Kühlmittelauslaßöffnung (212) und eine entsprechende der genannten Vielzahl von Oberflächen parallel mit einem beliebigen Abstand dazwischen längs einer Richtung der parallelen Kühlmittelströmung (43) angeordnet sind.

12. Die Halbleiterelementkühlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte eine oder die Vielzahl von Trenngliedern (211) mit dem Halbleiterelement (11) direkt und nicht über das Schaltungssubstrat (12) strukturell verbindet.