CN111668177B - 散热器及具备该散热器的半导体模块 - Google Patents

散热器及具备该散热器的半导体模块 Download PDF

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Abstract

本发明获得一种提高液冷式翅片的散热性能的散热器及具备该散热器的半导体模块。散热器(100)的制冷剂流路(10)包括由第1凸部(3)的下游侧侧壁(3b)和第2凸部(9)的上游侧侧壁(9a)形成的向上倾斜流路(10a)。向上倾斜流路(10a)使制冷剂流向翅片(2)的根部(2b)并使制冷剂流入翅片区域(20)，因此流到根部(2b)的制冷剂比流到翅片(2)的前端部(2a)的制冷剂要多，获得较高的散热性能。翅片(2)是截面形状为正六边形的柱状体，在角部具有倒角部(2c)，在侧面具有锥部(2d)。与1个翅片(2)相邻地配置有6个翅片(2)，翅片彼此间的距离固定。由此，能进一步提高散热性能，降低压力损耗。

Description

散热器及具备该散热器的半导体模块
技术领域
本申请涉及散热器及具备该散热器的半导体模块。
背景技术
近年来，CPU(Central processing unit：中央处理器)、LSI(Large-scaleintegrated circuit：大型集成电路)、以及功率半导体元件等发热元件正往小型化和高输出化发展，而发热密度的增大导致了发热量的增大。因此，大多使用具备散热性能高于风冷式的液冷式(水冷式)的风扇的散热器。
作为用于对搭载了功率半导体元件的半导体模块进行冷却的散热器，已知有一种使制冷剂与配置于制冷剂流路的多个针状翅片发生碰撞从而使翅片的热量散热至制冷剂的散热器(专利文献1)。在上述的散热器中，配置于制冷剂的流量较大的部位的半导体元件和配置于制冷剂的流量较小的部位的半导体元件的冷却效果会产生差异。因此，为抑制制冷剂流路的宽度方向上的流量偏差而作出了各种改进，具体而言在流路内设置用于促进制冷剂分散的壁、槽、或者突起等。
专利文献1中，通过在具备设置于散热基板的多个翅片和收纳翅片的箱形冷却壳体的冷却器中，设置使从设置于冷却壳体的第1侧壁的导入口导入的制冷剂沿着第1侧壁扩散的扩散壁，从而使在翅片的集合体中流过的制冷剂的流动均匀化。此外，使用棱柱形状的方翅片、圆柱形状的圆翅片、或者板形的翅片等作为翅片。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5975110号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
如上所述，在具备液冷式翅片的现有的散热器中，为使制冷剂的流量在流路的宽度方向上变得均匀而作出了改进，在大多数情况下，使制冷剂沿着与各个针状翅片的中心轴正交的方向流动。即，现有的散热器中，形成流路以使得制冷剂在针状翅片的根部与前端部之间均匀地流动。
然而，液冷式翅片中，大部分热交换在翅片的根部附近进行，翅片的前端部对于散热几乎没有贡献。因此，在使制冷剂沿着与针状翅片的中心轴正交的方向流动的情况下，存在几乎没有被用于散热的制冷剂。
此外，在液冷式翅片中，在翅片彼此间流动的制冷剂的流速越快，则散热性能越高，翅片彼此间的距离最小的区域是流速最大区域。然而，在圆柱状的翅片的情况下，只有与连结相邻翅片的中心轴的直线交叉的侧面间是流速最大区域。因此，存在翅片的极小一部分的散热性能变高而作为整体的散热性能较低的问题。
本申请公开了用于解决上述问题的技术，其目的是获得一种能提高液冷式翅片的散热性能的散热器及具备该散热器的半导体模块。
解决技术问题所采用的技术方案
本申请所公开的散热器包括：基座，该基座具有安装半导体元件的安装面，并在与安装面相反一侧的面的一部分上具有设置有多个翅片的翅片区域；壳体，该壳体与基座相对配置，收纳翅片，并与基座一起形成制冷剂流路；导入口，该导入口使制冷剂流入制冷剂流路；以及排出口，该排出口使制冷剂从制冷剂流路流出，基座在翅片区域的上游侧具有朝制冷剂流路突出的第1凸部，并且壳体在与翅片区域相对的部位具有朝制冷剂流路突出的第2凸部，制冷剂流路包含由第1凸部的下游侧侧壁和第2凸部的上游侧侧壁形成的向上倾斜流路，向上倾斜流路使制冷剂流向翅片的根部并使制冷剂流入翅片区域。
此外，本申请所公开的半导体元件具备本申请的散热器，并在安装面上搭载有半导体元件。
发明效果
根据本申请所公开的散热器，设置有使制冷剂流向翅片根部的向上倾斜流路，使更多的制冷剂流到根部而不是翅片的前端部，因此能获得一种提高翅片的散热性能，并且散热性能较高的散热器。与此，具备本申请所公开的散热器的半导体模块提高了散热性能。
附图说明
图1是示出实施方式1的具备散热器的半导体模块的分解立体图。
图2是示出实施方式1的具备散热器的半导体模块的剖视图。
图3是示出实施方式2的散热翅片的主视图和俯视图。
图4是示出实施方式2的另一种散热翅片的主视图和俯视图。
图5是示出比较例的散热翅片的俯视图。
图6是示出实施方式3的具备散热器的半导体模块的分解立体图。
图7是示出实施方式3的具备散热器的半导体模块的剖视图。
图8是示出实施方式4的具备散热器的半导体模块的分解立体图。
图9是示出实施方式5的具备散热器的半导体模块的分解立体图。
图10是示出实施方式5的散热器的壳体的局部的放大图。
图11是示出实施方式5的具备散热器的半导体模块的剖视图。
图12是示出实施方式5的散热器的局部的放大剖视图
具体实施方式
实施方式1
下面，基于附图说明实施方式1所涉及的加热器以及具备该散热器的半导体模块。图1是示出实施方式1的具备散热器的半导体模块的分解立体图，图2是图1中用A-A表示的部分从箭头方向看到的剖视图。另外，各图中，对相同或相当部分标注相同符号。此外，图中，以箭头R为代表的箭头表示制冷剂的流动。
实施方式1的散热器100包含具有安装功率半导体元件等半导体元件14的安装面1a的基座1、以及与基座1一起形成制冷剂流路10的壳体4。基座1在与安装面1a相反一侧的面即散热面1b的一部分上具有翅片区域20，该翅片区域20设置有多个散热翅片(以下称为翅片2)。作为发热元件的半导体元件14经由接合层搭载于与翅片区域20对应的基座1的安装面1a。
翅片2收纳于与基座1相对配置的壳体4，并配置在制冷剂流路10内。翅片2是具有前端部2a和根部2b的针状翅片。另外，在后述的实施方式2中，对适合于本申请的散热器的翅片2的形状和配置进行详细说明。
如图1所示，壳体4是具有多个侧壁7和底壁8的箱形形状。更具体而言，具有8个侧壁7，与制冷剂的流入方向(图中用箭头R表示的方向)平行的截面形状为八边形。此外，壳体4具备使制冷剂流入制冷剂流路10的导入口5、以及使制冷剂从制冷剂流路10流出的排出口6。导入口5和排出口6分别配置于壳体4的相对的侧壁7a、7b，且都位于与制冷剂的流入方向平行的壳体4的中心线(图1中用点划线C1表示)上。
基座1在翅片区域20的上游侧具有向制冷剂流路10突出的第1凸部3。第1凸部3包含形成制冷剂流路10的下游侧侧壁3b，下游侧侧壁3b与翅片区域20相邻。第1凸部3为中空，第1凸部3的安装面1a一侧为凹部。在该凹部的底部3a上安装有电容器等发热元件(省略图示)。
此外，壳体4在与翅片区域20相对的部位上具有向制冷剂流路10突出的中空的第2凸部9。第2凸部9包含形成制冷剂流路10的上游侧侧壁9a、翅片相对面9b、以及下游侧侧壁9c。制冷剂流路10包含由第1凸部3的下游侧侧壁3b、第2凸部9的上游侧侧壁9a形成的向上倾斜流路10a。向上倾斜流路10a使制冷剂流向翅片2的根部2b，并使制冷剂流入翅片区域20。
实施方式1的半导体模块中在散热器100的安装面1a上，经由接合层搭载有多个半导体元件14。具体而言，在基座1的与翅片区域20对应的安装面1a上搭载有多个功率半导体元件，在与第1凸部3对应的安装面1a的底部3a搭载有电容器等发热元件(省略图示)。
接着，对散热器100中的制冷剂的流动进行说明。从导入口5流入的制冷剂沿着设置有导入口5的侧壁7a两侧的侧壁7扩散，并沿前进方向、即朝向排出口6的方向流动。流入制冷剂流路10的制冷剂通过第1凸部3所突出的流路部分。该部分的流路截面积较窄，因此制冷剂的流速较快，此外，该部分在翅片区域20的上游，因此流过温度较低的制冷剂。因此，安装于安装面1a的底部3a的发热元件能获得较高的冷却效果。
通过第1凸部3所突出的流路部分后的制冷剂流入向上倾斜流路10a。通过该向上倾斜流路10a使得制冷剂的流速分量中有朝向翅片2的根部2b的分量。通过向上倾斜流路10a后的制冷剂以相对于翅片2的中心轴(图2中用点划线C2表示)小于90度的角度流入翅片区域20。因此，流入翅片区域20的制冷剂在翅片2的根部2b的流速比在翅片2的前端部2a的流速更快。换言之，在翅片2的根部2b附近流过的制冷剂比在翅片2的前端部2a附近流过的制冷剂更多。
翅片区域20中，在制冷剂与翅片2之间进行热交换。从安装于安装面1a的发热元件产生的热量经由翅片2散热至制冷剂。此时，大部分热交换在翅片2的根部2b附近进行，翅片2的前端部2a对散热几乎没有贡献。因此，使流到翅片2的根部2b的制冷剂比流到翅片2的前端部2a的制冷剂更多的情况比制冷剂均匀地从前端部2a流到根部2b的情况(即制冷剂相对于翅片2的中心轴C2以90度的角度流动的情况)能获得更高的散热性能。通过翅片区域20并由于热交换导致温度上升的制冷剂从排出口6排出。
如上所述，根据实施方式1，在制冷剂流路10中设置使制冷剂流向翅片2的根部2b的向上倾斜流路10a，使流到翅片2的根部2b的制冷剂比流到翅片2的前端部2a的制冷剂要多，因此能提高翅片2的散热性能，得到散热性能较高的散热器100。此外，将发热元件安装于第1凸部3的安装面1a侧的底部3a，因此能获得较高的冷却效果，并且能有效地利用空间。
并且，通过使用截面形状为八边形的箱形形状的壳体4，从而使制冷剂沿着设置有导入口5的侧壁7a两侧的侧壁7扩散，沿着制冷剂流路10的宽度方向均匀地流动，因此能抑制在制冷剂流路10的宽度方向上的流量偏差。由此，具备实施方式1的散热器100的半导体模块能获得较高的冷却效果，提高散热性能及可靠性，实现小型化。
实施方式2
实施方式2中，对适合于本申请的散热器的散热翅片的形状及配置进行说明。图3(a)及图3(b)是示出实施方式2的散热翅片的主视图和俯视图,图4(a)及图4(b)是示出实施方式2的另一种散热翅片的主视图和俯视图，图5是示出比较例的散热翅片的俯视图。另外，图中，S表示流速最大区域，t表示翅片侧面间距离。
图3(a)所示出的翅片2是与中心轴垂直的截面形状为正六边形的柱状体。翅片2具有对6个侧面的角部进行了倒角的倒角部2c，并且在侧面具有锥部2d。此外，图4(a)所示的另一种翅片2A除了侧面的锥部2d以外，在前端部2a还具有第2锥部2e。由此，翅片2A的前端部2a比翅片2的前端部2a要细。
通过在翅片2、翅片2A的角部设置倒角部2c，从而能使制冷剂的流动变得顺畅，能减小压力损耗。此外，通过在侧面设置锥部2d，从而能降低前端部2a附近的翅片侧面间的制冷剂流速，并能减小压力损耗。通过在翅片2A的前端部2a设置第2锥部2e，从而进一步减小压力损耗。
另外，一般通过降低制冷剂的流速来减小压力损耗，但也会降低散热性能。对此，本申请的散热器中，通过使较多的制冷剂流到翅片侧面间距离t较小的翅片2、2A的根部2b，从而提高散热性能。此外，通过在翅片2、2A的侧面设置锥部2d或第2锥部2e，从而能削减材料，实现产品的轻量化。
如图3(b)及图4(b)所示，规则地排列翅片2、2A。即，与1个翅片2(2A)相邻地配置有6个翅片2(2A),翅片彼此间的距离、即翅片侧面间距离t固定。
由此，通过使用截面形状为正六边形的翅片2(2A)，从而能使相邻的翅片2(2A)的侧面间的流速最大区域S变大，散热性能较高的区域变大。此外，通过设为如图3(b)及图4(b)所示的配置，从而即使在翅片区域20受到限制的情况下，也能配置多个翅片2(2A)，能增大翅片区域20的每单位体积的散热面积。
另一方面，如图5所示的比较例那样，在同样地排列圆柱状的翅片2B的情况下，只有与连结相邻翅片2B的中心轴的直线交叉的侧面间才是流速最大区域S。因此，翅片2B的极小一部分的散热性能很高而作为整体的散热性能较低。
通过将实施方式2的翅片2、2A用于本申请的散热器，从而能进一步提高散热性能，降低压力损耗。但是，用于本申请的散热器的翅片的形状及配置并不限定于此。
实施方式3
图6是示出实施方式3的具备散热器的半导体模块的分解立体图，图7是图6中用B-B表示的部分从箭头方向看到的剖视图。另外，实施方式3的散热器100A的整体结构与上述实施方式1的散热器100相同，因此这里省略各要素的说明，仅说明不同点。
构成散热器100A的基座1具有与安装面1a的安装发热元件的部位相对应的多个(图6中为3个)翅片区域20A、20B、20C。多个翅片区域20A、20B、20C排列在与制冷剂的流入方向(图6中用箭头R表示的方向)正交的方向上，在各个翅片区域20A、20B、20C之间，设置有阻挡制冷剂流动的结构体11。位于结构体11的相反侧的基座1的安装面1a上不安装发热元件。
此外，壳体4具有与多个翅片区域20A、20B、20C相对应的多个(图中为3个)第2凸部9A、9B、9C。在各个第2凸部9A、9B、9C之间设置有间隙12，将结构体11配置于上述间隙12。由此，如图7所示，多个翅片区域20A、20B、20C之间的制冷剂流路被结构体11阻挡，制冷剂集中地流到仅翅片区域20A、20B、20C，因此制冷剂的流速变快。
根据实施方式3，除了与上述实施方式1相同的效果外，通过在多个翅片区域20A、20B、20C之间配置结构体11，从而还能使在翅片区域20A、20B、20C中流动的制冷剂的流速变快，能提高翅片2的散热性能，能有效地冷却发热元件。
实施方式4
图8是示出实施方式4的具备散热器的半导体模块的分解立体图。另外，实施方式4的散热器100B的整体结构与上述实施方式3的散热器100A相同，因此这里省略各要素的说明，仅说明不同点。
在上述实施方式3的散热器100A中，制冷剂的导入口5及排出口6分别配置于壳体4的相对的侧壁7a、7b。上述的配置中，空气有时会滞留于散热器100A内部的上方，该部分的散热性能变低。对此，实施方式4的散热器100B中，将排出口6A配置于基座1，使制冷剂朝重力方向的相反方向排出。因此，空气不易滞留于散热器100B的内部。另外，导入口5与上述实施方式3同样地配置于壳体4的侧壁7a。
根据实施方式4，除了与上述实施方式3相同的效果外，由于将排出口6A配置于基座1，使制冷剂朝重力方向的相反方向排出，因此能防止空气滞留于散热器100B内部，能抑制散热性能降低。
实施方式5
图9是示出实施方式5的具备散热器的半导体模块的分解立体图，图10是图9中用E表示的部分的放大图，图11是图9中用D-D表示的部分从箭头方向看到的剖视图，以及图12是图11中用F表示的部分的放大图。另外，实施方式5的散热器100C的整体结构与上述实施方式4的散热器100B相同，因此这里省略各要素的说明，仅说明不同点。
构成散热器100C的壳体4中，在第2凸部9A、9B、9C的与翅片区域20相对的翅片相对面9b具有多个孔13。如图10所示，孔13的形状是与翅片2的前端部2a相同的正六边形。另外，可以将孔13的平面方向的大小形成得比翅片2的前端部2a的投影面积要大，从而吸收组装误差。如图12所示，翅片2的前端部2a以插入孔13的状态被固定。
一般，在翅片2的前端部2a与翅片相对面9b之间存在间隙的情况下，制冷剂的流速会降低，散热性能会降低。对此，实施方式4的散热器100C中，翅片2的前端部2a插入设置于翅片相对面9b的孔13，因此在翅片2的前端部2a与翅片相对面9b之间不存在间隙。因此，能抑制通过翅片区域20的制冷剂的流速降低。
根据实施方式5，除了与上述实施方式4相同的效果外，通过将翅片2的前端部2a插入孔13并固定，从而能防止在翅片区域20的制冷剂的流速降低，能抑制散热性能降低。
本公开记载了各种例示的实施方式，但1个或多个实施方式中记载的各种特征、形态及功能并不限于特定实施方式的应用，可单独或以各种组合来应用于实施方式。因此，可在本申请说明书所公开的技术范围内设想未举例示出的无数变形例。例如，设为也包含对至少1个结构要素进行变形、追加或者省略的情况、以及提取至少1个结构要素并与其它实施方式的结构要素进行组合的情况。
工业上的实用性
本申请能用作为散热器及具备该散热器的半导体模块。
标号说明
1 基座
1a 安装面
1b 散热面
2、2A、2B 翅片
2a 前端部
2b 根部
2c 倒角部
2d 锥部
2e 第2锥部
3 第1凸部
3a 底部
3b 下游侧侧壁
4 壳体
5 导入口
6、6A 排出口
7、7a、7b 侧壁
8 底壁
9、9A、9B、9C 第2凸部
9a 上游侧侧壁
9b 翅片相对面
9c 下游侧侧壁
10 制冷剂流路
10a 向上倾斜流路
11 结构体
12 间隙
13 孔
14 半导体元件
20、20A、20B、20C 翅片区域
100、100A、100B、100C 散热器。

Claims (17)

1.一种散热器，其特征在于，包括：
基座，该基座具有安装半导体元件的安装面，并在与所述安装面相反一侧的面的一部分上具有设置有多个翅片的翅片区域；
壳体，该壳体与所述基座相对配置，收纳所述翅片，并与所述基座一起形成制冷剂流路；
导入口，该导入口使制冷剂流入所述制冷剂流路；以及
排出口，该排出口使所述制冷剂从所述制冷剂流路流出，
所述基座在所述翅片区域的上游侧具有朝所述制冷剂流路突出的第1凸部，并且所述壳体在与所述翅片区域相对的部位具有朝所述制冷剂流路突出的第2凸部，
所述制冷剂流路包含由所述第1凸部的下游侧侧壁和所述第2凸部的上游侧侧壁形成的向上倾斜流路，所述向上倾斜流路使所述制冷剂流向所述翅片的根部并使所述制冷剂流入所述翅片区域，
在所述制冷剂流路中，所述第1凸部所突出的流路部分、所述向上倾斜流路以及所述第2凸部所突出的流路部分的流路截面积比其他流路部分要窄。
2.如权利要求1所述的散热器，其特征在于，
所述翅片是与中心轴垂直的截面形状为正六边形的柱状体，在6个侧面的角部具有倒角部，并且在所述侧面具有锥部。
3.如权利要求2所述的散热器，其特征在于，
所述翅片在前端部具有第2锥部。
4.如权利要求3所述的散热器，其特征在于，
与1个所述翅片相邻地配置有6个所述翅片，翅片彼此间的距离固定。
5.如权利要求2所述的散热器，其特征在于，
与1个所述翅片相邻地配置有6个所述翅片，翅片彼此间的距离固定。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的散热器，其特征在于，
所述第1凸部为中空，所述第1凸部的所述安装面一侧为凹部，在所述凹部的底部安装所述半导体元件。
7.如权利要求1至5中任意一项所述的散热器，其特征在于，
所述壳体是具有底壁和多个侧壁的箱形形状。
8.如权利要求7所述的散热器，其特征在于，
所述壳体具有8个所述侧壁，与所述制冷剂的流入方向平行的截面形状为八边形。
9.如权利要求8所述的散热器，其特征在于，
所述导入口配置于所述壳体的所述侧壁，并位于与所述制冷剂的流入方向平行的所述壳体的中心线上。
10.如权利要求9所述的散热器，其特征在于，
所述排出口配置于所述壳体的所述侧壁，并位于与所述制冷剂的流入方向平行的所述壳体的中心线上。
11.如权利要求9所述的散热器，其特征在于，
所述排出口配置于所述基座，并将所述制冷剂朝与重力方向相反的方向排出。
12.如权利要求7所述的散热器，其特征在于，
所述导入口配置于所述壳体的所述侧壁，并位于与所述制冷剂的流入方向平行的所述壳体的中心线上。
13.如权利要求12所述的散热器，其特征在于，
所述排出口配置于所述壳体的所述侧壁，并位于与所述制冷剂的流入方向平行的所述壳体的中心线上。
14.如权利要求12所述的散热器，其特征在于，
所述排出口配置于所述基座，并将所述制冷剂朝与重力方向相反的方向排出。
15.如权利要求1至5中任意一项所述的散热器，其特征在于，
所述基座具有在与所述制冷剂的流入方向正交的方向上排列的多个所述翅片区域，在各个所述翅片区域之间设置有阻挡所述制冷剂的流动的结构体，
所述壳体具有与多个所述翅片区域相对应的多个所述第2凸部，在设置于各个所述第2凸部之间的间隙中配置所述结构体。
16.如权利要求1至5中任意一项所述的散热器，其特征在于，
所述壳体在所述第2凸部的与所述翅片区域相对的面上具有多个孔，所述翅片的前端部以插入所述孔的状态被固定。
17.一种半导体模块，其特征在于，
具备如权利要求1至16中任意一项所述的散热器，在所述安装面上搭载有所述半导体元件。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11421945B1 (en) * 2020-06-25 2022-08-23 Softronics, Ltd. Heat dissipation system with cross-connected heatsink
JP7454488B2 (ja) 2020-11-20 2024-03-22 三井化学株式会社 温度制御ユニット及び温度制御ユニットの製造方法
CN113079678A (zh) * 2021-03-29 2021-07-06 阳光电源股份有限公司 液冷散热装置及功率模块
WO2023171529A1 (ja) * 2022-03-07 2023-09-14 ニデック株式会社 冷却装置、放熱部材、および半導体モジュール
CN115966531A (zh) * 2023-01-13 2023-04-14 广州小鹏汽车科技有限公司 功率模块的散热系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101578701A (zh) * 2007-01-11 2009-11-11 丰田自动车株式会社 半导体元件的冷却构造
CN103477432A (zh) * 2011-05-16 2013-12-25 富士电机株式会社 半导体模块冷却器
CN104247010A (zh) * 2012-10-29 2014-12-24 富士电机株式会社 半导体装置
JP2016004806A (ja) * 2014-06-13 2016-01-12 昭和電工株式会社 液冷式冷却装置
CN109076716A (zh) * 2016-05-10 2018-12-21 三菱电机株式会社 散热器

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003314942A (ja) * 2001-07-19 2003-11-06 Denso Corp 集熱器
US6943444B2 (en) * 2003-10-30 2005-09-13 International Business Machines Corporation Cooling of surface temperature of a device
JP4046703B2 (ja) * 2004-03-04 2008-02-13 三菱電機株式会社 ヒートシンク
US20070029070A1 (en) * 2005-08-05 2007-02-08 Kenichi Yamamoto Sheet type fluid circulating apparatus and electronic device cooler structure using the same
US20090114372A1 (en) * 2005-09-13 2009-05-07 Mitsubishi Electric Corporation Heat sink
JP2007078280A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Denso Corp 冷却用熱交換器
US20080230208A1 (en) * 2007-03-22 2008-09-25 Claus Nygaard Rasmussen Liquid Cooling System Cold Plate Assembly
US8651704B1 (en) * 2008-12-05 2014-02-18 Musco Corporation Solid state light fixture with cooling system with heat rejection management
JP5901343B2 (ja) * 2012-02-24 2016-04-06 三菱電機株式会社 冷却器及び冷却装置
JP5523542B1 (ja) * 2012-12-07 2014-06-18 三菱電機株式会社 冷却装置
WO2016047335A1 (ja) * 2014-09-22 2016-03-31 富士電機株式会社 電子部品の冷却器
JP6497238B2 (ja) * 2015-06-26 2019-04-10 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 発熱体冷却構造

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101578701A (zh) * 2007-01-11 2009-11-11 丰田自动车株式会社 半导体元件的冷却构造
CN103477432A (zh) * 2011-05-16 2013-12-25 富士电机株式会社 半导体模块冷却器
CN104247010A (zh) * 2012-10-29 2014-12-24 富士电机株式会社 半导体装置
JP2016004806A (ja) * 2014-06-13 2016-01-12 昭和電工株式会社 液冷式冷却装置
CN109076716A (zh) * 2016-05-10 2018-12-21 三菱电机株式会社 散热器

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