DE112007000829T5

DE112007000829T5 - cooler

Info

Publication number: DE112007000829T5
Application number: DE112007000829T
Authority: DE
Inventors: Tadafumi Yoshida; Yutaka Yokoi; Hiroshi Osada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: JP4649359B2; US20090090490A1; JP2007281163A; CN101416307A; CN101416307B; DE112007000829B4; WO2007116894A1

Abstract

Kühler mit:
einem Substrat (1) zum Anordnen eines Wärme erzeugenden Elements (21) auf einer Oberfläche von ihm;
einem Wärmeabgabebauteil (2, 3, 4, 7), das an einer anderen Oberfläche des Substrats (1) befestigt ist;
einem ersten Strömungsweg-Gestaltungsbauteil (1, 6, 11a), das einen ersten Strömungsweg gestaltet, der so ausgebildet ist, dass er einem Kühlmittel ermöglicht, mit dem Wärmeabgabebauteil (2, 3, 4, 7) in Kontakt zu treten; und
einem zweiten Strömungsweg-Gestaltungsbauteil (11, 11a, 11b, 12–14), das einen zweiten Strömungsweg gestaltet, der so ausgebildet ist, dass er ein Kühlmittel zu der anderen Oberfläche hin an einem Bereich ausstößt, der entgegengesetzt zu einem Bereich ist, in dem das Wärme erzeugende Element (21) angeordnet ist, wobei der zweite Strömungsweg von dem ersten Strömungsweg getrennt ist.Cooler with:
a substrate (1) for disposing a heat generating element (21) on a surface thereof;
a heat dissipating member (2, 3, 4, 7) fixed to another surface of the substrate (1);
a first flow path design member (1, 6, 11a) that configures a first flow path configured to allow a coolant to contact the heat releasing member (2, 3, 4, 7); and
a second flow path shaping member (11, 11a, 11b, 12-14) that configures a second flow path that is configured to eject a coolant toward the other surface at a portion opposite to an area the heat generating element (21) is arranged, wherein the second flow path is separated from the first flow path.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf Kühler und insbesondere auf Kühler für Stromrichter.The This invention relates to coolers and more particularly Cooler for power converters.

Stand der TechnikState of the art

In den letzten Jahren haben Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge mit eingebauter Brennstoffzelle und andere ähnliche Fahrzeuge, die Elektroenergie als Antriebsenergiequelle einsetzen, verstärkt Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Ein Hybridfahrzeug ist ein Fahrzeug, das als Antriebsenergie eine herkömmliche Kraftmaschine und zusätzlich dazu einen Elektromotor einsetzt. Das Hybridfahrzeug treibt die Kraftmaschine an, um Antriebsenergie zu gewinnen, und wandelt außerdem Gleichspannung, die von einer Gleichstrom-Energieversorgung aufgenommen wird, in Wechselspannung um, die wiederum dazu genutzt wird, den Elektromotor anzutreiben, um Antriebsenergie zu erzielen. Ein Elektrofahrzeug ist ein Fahrzeug, das Gleichspannung, die von einer Gleichstrom-Energieversorgung aufgenommen wird, in Wechselspannung umwandelt, die wiederum dazu genutzt wird, den Elektromotor anzutreiben, um Antriebsenergie zu erzielen.In In recent years, hybrid vehicles, electric vehicles, fuel cell vehicles with built-in fuel cell and other similar vehicles, the electric energy used as a driving power source, reinforced Attracted attention. A hybrid vehicle is a vehicle as a driving power a conventional engine and additionally uses an electric motor. The hybrid vehicle drives the engine to gain drive power, and Also converts DC power from a DC power supply is converted to AC voltage, which in turn is used is to power the electric motor to achieve drive power. An electric vehicle is a vehicle that has DC voltage from a DC power supply is received, in AC voltage converts, which in turn is used to drive the electric motor, to achieve drive energy.

In solchen Fahrzeugen, die elektrischen Strom als Antriebsenergiequelle einsetzen, ist ein Stromrichter eingebaut. Der Stromrichter schließt z. B. einen Wechselrichter bzw. Inverter, einen Gleichstromumrichter bzw. Konverter und/oder ein ähnliches Leistungshalbleiterbauelement ein. Das Leistungshalbleiterbauelement schließt z. B. einen Leistungs-MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor), einen IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode) und dergleichen ein.In such vehicles, the electric power as a driving power source insert, a power converter is installed. The power converter closes z. B. an inverter or inverter, a DC converter or converter and / or a similar power semiconductor component one. The power semiconductor device z. B. one Power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and the like.

Ein in einem Fahrzeug eingebauter Stromrichter oder dergleichen kann eine hohe elektrische Leistung benötigen, um das Fahrzeug mit einer hohen Antriebsleistung auszustatten. Ein Stromrichter oder dergleichen mit hoher elektrischer Leistung erzeugt eine große Wärmemenge. Dementsprechend wird ein Kühler eingebaut, um den Stromrichter zu kühlen.One In a vehicle built-in converter or the like can need a high electrical power to the vehicle equipped with a high drive power. A power converter or The same with high electric power generates a large one Amount of heat. Accordingly, a cooler is installed, to cool the power converter.

Um einen Stromrichter oder dergleichen mit hoher elektrischer Leistung oder ein ähnliches Wärme erzeugendes Element zu kühlen, ist es nützlich, eine Kühlplatte (oder Rippe) mit einem Bauelement zu verbinden, das direkt neben dem Stromrichter oder dergleichen liegt, um die Wärme über eine größere Fläche zu übertragen, damit das Bauelement effizienter gekühlt wird, oder einen Kühlwasserstrahl auf einen Bereich treffen zu lassen, der in sich den Stromrichter hat, damit er gekühlt wird. Darüber hinaus ist es wirkungsvoll, diese Techniken miteinander zu verbinden.Around a power converter or the like having high electric power or a similar heat generating element cool, it is useful to have a cooling plate (or rib) to connect to a device that is right next to the power converter or the like, the heat over to transfer a larger area, so that the component is cooled more efficiently, or one Cooling water jet to hit an area that has in itself the power converter, so that it is cooled. About that It is also effective to combine these techniques.

Die JP 2-100350 A offenbart einen Aufbau mit einer Kühlplatte, die eine Rippe hat, um eine integrierte Schaltung zu kühlen. Der offenbarte Aufbau enthält: eine integrierte Schaltung mit einer Vielzahl von integrierten Schaltungselementen, die auf einem Substrat montiert sind; einen Substratrahmen, der das Substrat hält; eine Kühlplatte, die an einer zu den integrierten Schaltungselementen entgegengesetzten Oberfläche des Substrats eine Schulterbohrung aufweist und außerdem eine Rippe in Form eines Kreissektors hat, die sich an einer Bodenfläche der Schulterbohrung befindet; und eine Düse, die auf die Mitte der Rippe in der Form des Kreissektors ein Kühlmittel ausstößt. Die Druckschrift offenbart, dass der Aufbau den Wärmewiderstand zwischen den integrierten Schaltungselementen und dem Kühlmittel verringern und den Durchsatz des Kühlmittels verringern kann, so dass effizient Wärme zur Außenseite der technischen Einrichtung abgeführt wird.The JP 2-100350 A discloses a structure with a cooling plate having a rib to cool an integrated circuit. The disclosed construction includes: an integrated circuit having a plurality of integrated circuit elements mounted on a substrate; a substrate frame holding the substrate; a cooling plate having a shoulder bore on a surface of the substrate opposite the integrated circuit elements and also having a rib in the form of a circular sector located on a bottom surface of the shoulder bore; and a nozzle that discharges a coolant on the center of the rib in the shape of the circular sector. The document discloses that the structure can reduce the thermal resistance between the integrated circuit elements and the coolant and reduce the flow rate of the coolant so that heat is efficiently dissipated to the outside of the technical device.

Die JP 5-3274 A offenbart eine Halbleiterkühlvorrichtung mit: einer Vielzahl von auf einem Substrat axial ausgerichteten Halbleiterbauelementen; einem Kühlmedium-Zuführungskopf, der dem Substrat mit einem entsprechendem Halbleiterbauelement dazwischen gegenüberliegt; einem rohrförmigen Kühlmedium-Zuführungsbauteil, das mit dem Kühlmedium-Zuführungskopf in Verbindung steht; einem Kühlmedium-Ausstoßauslass, der an einem Ende des Kühlmedium-Zuführungsbauteils vorgesehen ist, um ein Kühlmedium, das von dem Kühlmedium-Zuführungskopf aufgenommen wird, zu einem entsprechenden Halbleiterbauelement auszustoßen; und einem Kühlmedium-Rückführkopf. In dieser Halbleiterkühlvorrichtung ist das Substrat senkrecht angeordnet und ist ein Kühlmedium-Rückführrohr so vorgesehen, dass es mit dem Kühlmedium- Rückführkopf in Verbindung steht, und ist außerdem ein Zwischenwandbauteil vorgesehen, um für eine Zwischenwand zwischen den Halbleiterbauelementen zu sorgen. Die Druckschrift offenbart, dass diese Halbleiterkühlvorrichtung Blasen im Kühlmedium verhindern kann, die an jedem Bauelement durch das Fließen zum anderen Bauelement erzeugt werden, und jedes Bauelement unabhängig kühlen und somit die Temperaturdifferenz zwischen den Bauelementen verringern kann.The JP 5-3274 A discloses a semiconductor cooling device comprising: a plurality of semiconductor devices axially aligned on a substrate; a cooling medium supply head opposite to the substrate with a corresponding semiconductor device therebetween; a tubular cooling medium supply member communicating with the cooling medium supply head; a cooling medium ejection outlet provided at one end of the cooling medium supply member for ejecting a cooling medium received from the cooling medium supply head to a corresponding semiconductor device; and a cooling medium return head. In this semiconductor cooling apparatus, the substrate is disposed vertically, and a cooling medium return pipe is provided so as to communicate with the cooling medium return head, and further, an intermediate wall member is provided to provide an intermediate wall between the semiconductor devices. The document discloses that this semiconductor cooling device can prevent bubbles in the cooling medium, which are generated at each component by flowing to the other component, and can cool each component independently and thus reduce the temperature difference between the components.

Die JP 6-112385 A offenbart einen Aufbau, bei dem ein Kühler und eine Düse miteinander kombiniert sind, um ein Halbleiterbauelement zu kühlen. Bei diesem Aufbau hat der Kühler eine Bodenwärmesenke und erste und zweite senkrechte Wärmesenken und ist die Bodenwärmesenke an einer Wärmeabgabefläche eines Gehäuses vorgesehen, das an einem Verbindungssubstrat montiert ist und in dem ein Halbleiterbauelement montiert ist. Die erste senkrechte Wärmesenke ist aus einer Vielzahl von gekrümmten Wärmeabgabeplatten ausgebildet. Ihre gekrümmten vorstehenden Flächen sind einander zugewandt und zwischen ihnen ist ein Strömungsweg für einen Düsenstrahl ausgebildet. Die zweite senkrechte Wärmesenke ist an einem Düsenstrahlauslass eines Wegs vorgesehen, der von der ersten senkrechten Wärmesenke gebildet wird, und die Düse stößt durch den von der ersten senkrechten Wärmesenke ausgebildeten Weg ein Kühlmittel aus, um das Kühlmittel auf die Bodenwärmesenke treffen zu lassen. Die Druckschrift offenbart, dass der Aufbau es dem Kühlmittel, das einmal als Düsenstrahl aufgetroffen ist, ermöglicht, erneut als Düsenstrahl auf eine Wärmesenke zu treffen, so dass das Bauelement effizienter gekühlt wird, ohne die Strömungsgeschwindigkeit, den Durchsatz oder dergleichen des Kühlmittels zu erhöhen.The JP 6-112385 A discloses a structure in which a radiator and a nozzle are combined with each other to cool a semiconductor device. In this structure, the radiator has a bottom heat sink and first and second vertical heat sinks, and the bottom heat sink is provided on a heat dissipation surface of a housing mounted on a connection substrate and in which a semiconductor device is mounted. The first countdown right heat sink is formed of a plurality of curved heat output plates. Their curved projecting surfaces face each other and a flow path for a jet is formed between them. The second vertical heat sink is provided at a nozzle jet outlet of a path formed by the first vertical heat sink, and the nozzle ejects a coolant through the path formed by the first perpendicular heat sink to impinge the coolant on the bottom heat sink. The document discloses that the structure allows the coolant, once hit by a jet, to strike a heat sink again as a nozzle jet, so that the device is cooled more efficiently without increasing the flow rate, throughput or the like of the coolant.

Die JP 5-190716 A offenbart eine Halbleitervorrichtung, die auf einem mehrlagigen Keramiksubstrat eine große Anzahl integrierter Schaltungsbaugruppen hat, an denen jeweils ein Kühlmantel angebracht ist. Mit jedem Kühlmantel ist ein flexibles Rohr verbunden. Innen ist ein flexibler Strömungsweg mit einer Düse vorgesehen, um in dem Kühlmantel ein Kühlmittelfluid als Düsenstrahl in Form eines Schlitzes strömen zu lassen. Der Kühlmantel ist innen mit einer Rippe und einem Raum zum Zurückführen des Kühlmittelfluids versehen. Die Druckschrift offenbart, dass die Halbleitervorrichtung als Kühlmittelmedium Wasser nutzen kann, das eine hohe Leistungsfähigkeit als Kühlmittel hat, dass sie eine Rippe in Form einer flachen Platte verwenden kann, die dabei hilft, für eine größere Wärmeübertragungsfläche zu sorgen, und dass sie einen Düsenstrahl in Form eines Schlitzes vorsehen kann, der es jeder Rippe ermöglicht, das Kühlmittelfluid gleichmäßig aufzunehmen, so dass für eine Halbleitervorrichtung mit einem hervorragenden Kühlaufbau gesorgt werden kann.The JP 5-190716A discloses a semiconductor device having on a multi-layered ceramic substrate a large number of integrated circuit packages to each of which a cooling jacket is mounted. Each cooling jacket is connected to a flexible tube. Inside a flexible flow path is provided with a nozzle to flow in the cooling jacket, a coolant fluid as a jet in the form of a slot. The cooling jacket is internally provided with a rib and a space for returning the coolant fluid. The document discloses that the semiconductor device can use water as a coolant medium, which has a high performance as a coolant, that it can use a rib in the form of a flat plate, which helps to provide a larger heat transfer surface, and that a jet in Shape of a slit that allows each rib to accommodate the coolant fluid evenly, so that can be provided for a semiconductor device with an excellent cooling structure.

Wenn die Temperatur eines Stromrichters ansteigt, kann sein Wirkungsgrad beeinträchtigt werden oder kann ein in dem Stromrichter enthaltenes Halbleiterbauelement beschädigt werden. Demzufolge kann, wie oben beschrieben worden ist, ein Kühler montiert werden, um den Stromrichter zu kühlen, wobei es insbesondere ein wichtiges Thema ist, den Stromrichter oder ein ähnliches Wärme erzeugendes Element zu kühlen, das eine hohe elektrische Leistung aufnimmt.If the temperature of a power converter increases, its efficiency be affected or may be in the power converter contained semiconductor device are damaged. As a result, For example, as described above, a radiator may be mounted in particular, to cool the power converter an important issue is the power converter or something similar Heat-generating element to cool, the one high electrical power absorbs.

Kurzdarstellung der ErfindungBrief description of the invention

Die Erfindung sieht einen Kühler mit hervorragender Leistung zum Kühlen eines Stromrichters vor.The Invention sees a cooler with excellent performance for cooling a power converter.

Dieser Kühler enthält: ein Substrat zum Anordnen eines Wärme erzeugenden Elements auf einer Oberfläche von ihm; ein Wärmeabgabebauteil, das an einer anderen Oberfläche des Substrats befestigt ist; erste Strömungsweg-Gestaltungsmittel zum Gestalten eines ersten Strömungswegs, der so ausgebildet ist, dass er es einem Kühlmittel ermöglicht, mit dem Wärmeabgabebauteil in Kontakt zu treten; und zweite Strömungsweg-Gestaltungsmittel zum Gestalten eines zweiten Strömungswegs, der so ausgebildet ist, dass er ein Kühlmittel zu der anderen Oberfläche ausstößt, die entgegengesetzt zu einem Bereich ist, in dem das Wärme erzeugende Element angeordnet ist. Der zweite Strömungsweg ist von dem ersten Strömungsweg getrennt.This Cooler includes: a substrate for placing a Heat generating element on a surface by him; a heat dissipating component attached to another surface the substrate is attached; first flow path forming means for Designing a first flow path, which is formed is that he allows it with a coolant to contact the heat-dissipating member; and second Flow path shaping means for designing a second one Flow path that is designed to be a coolant to the other surface that ejects is opposite to an area where the heat is is arranged generating element. The second flow path is separated from the first flow path.

Das Wärmeabgabebauteil umfasst bei der Erfindung vorzugsweise ein Plattenbauteil und/oder ein Stabbauteil.The Heat-dissipating member preferably comprises in the invention a plate component and / or a rod component.

Das Wärmeabgabebauteil umgibt bei der Erfindung vorzugsweise einen Bereich, der entgegengesetzt zu dem ist, in dem das Wärme erzeugende Element angeordnet ist. Die zweiten Strömungsweg-Gestaltungsmittel umfassen ein Hauptrohr, das von der anderen Oberfläche des Substrats entfernt liegt, und ein Nebenrohr, das von dem Hauptrohr zum Substrat hin vorragt. Das Nebenrohr ist entgegengesetzt zu dem Bereich des Substrats, in dem das Wärme erzeugende Element angeordnet ist. Der erste Strömungsweg umfasst einen Raum, der zwischen dem Hauptrohr und dem Substrat liegt.The Heat-dissipating member preferably surrounds in the invention an area that is opposite to where the heat is is arranged generating element. The second flow path shaping means include a main pipe coming from the other surface of the substrate is removed, and a side pipe, that of the main pipe protrudes toward the substrate. The secondary pipe is opposite to the Area of the substrate in which the heat-generating element is arranged. The first flow path comprises a space which lies between the main tube and the substrate.

Das Nebenrohr hat bei der Erfindung vorzugsweise eine Endfläche, die dem Substrat gegenüberliegt, wobei die Endfläche geneigt ist, um in einer Richtung, in der das Kühlmittel entlang der ersten Strömungsweg-Gestaltungsmittel strömt, für einen größeren Strömungsweg zu sorgen.The Secondary tube preferably has an end face in the invention. which faces the substrate, the end surface is inclined to move in a direction in which the coolant flows along the first flow path shaping means, for a larger flow path to care.

Das Nebenrohr ist bei der Erfindung vorzugsweise verjüngt, so dass es zum Substrat hin enger ist.The Secondary pipe is preferably tapered in the invention, so that it is closer to the substrate.

Der Kühler enthält bei der Erfindung außerdem vorzugsweise dritte Strömungsweg-Gestaltungsmittel zum Abgeben des durch den zweiten Strömungsweg fließenden Kühlmittels. Die dritten Strömungsweg-Gestaltungsmittel umfassen eine Trennwand zwischen dem Hauptrohr und dem Substrat. Das Nebenrohr durchdringt die Trennwand. Das Nebenrohr ist ohne einen Spalt an der Trennwand befestigt.Of the Cooler also includes in the invention preferably third flow path design means for Dispensing the flowing through the second flow path Coolant. The third flow path shaping means comprise a partition wall between the main pipe and the substrate. The secondary pipe penetrates the dividing wall. The secondary pipe is without a gap attached to the partition.

Die eine Oberfläche des Substrats verläuft bei der Erfindung vorzugsweise in entweder einer vertikalen Richtung oder einer Richtung, die gegenüber der vertikalen Richtung geneigt ist.The a surface of the substrate runs in the Invention preferably in either a vertical direction or a direction that is inclined to the vertical direction is.

Die eine Oberfläche des Substrats weist bei der Erfindung vorzugsweise in einer vertikalen Richtung nach unten.The a surface of the substrate is preferred in the invention in a vertical direction down.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist eine allgemeine auseinander gezogene Perspektivansicht einer Halbleitervorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel. 1 FIG. 10 is a general exploded perspective view of a semiconductor device in a first embodiment. FIG.

2 ist ein erster allgemeiner Schnitt der Halbleitervorrichtung im ersten Ausführungsbeispiel. 2 FIG. 15 is a first general section of the semiconductor device in the first embodiment. FIG.

3 ist ein zweiter allgemeiner Schnitt der Halbleitervorrichtung im ersten Ausführungsbeispiel. 3 FIG. 14 is a second general section of the semiconductor device in the first embodiment. FIG.

4 ist ein dritter allgemeiner Schnitt der Halbleitervorrichtung im ersten Ausführungsbeispiel. 4 Fig. 15 is a third general section of the semiconductor device in the first embodiment.

5 ist eine allgemeine auseinander gezogene Perspektivansicht einer Halbleitervorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel. 5 FIG. 10 is a general exploded perspective view of a semiconductor device in a second embodiment. FIG.

6 ist ein erster allgemeiner Schnitt der Halbleitervorrichtung im zweiten Ausführungsbeispiel. 6 FIG. 12 is a first general section of the semiconductor device in the second embodiment. FIG.

7 ist eine zweite allgemein Schnitt der Halbleitervorrichtung im zweiten Ausführungsbeispiel. 7 Fig. 12 is a second generally sectional view of the semiconductor device in the second embodiment.

8 ist ein allgemeiner Schnitt einer Halbleitervorrichtung in einem dritten Ausführungsbeispiel. 8th Fig. 10 is a general section of a semiconductor device in a third embodiment.

9 ist ein erster allgemeiner Schnitt einer Halbleitervorrichtung in einem vierten Ausführungsbeispiel. 9 FIG. 12 is a first general section of a semiconductor device in a fourth embodiment. FIG.

10 ist ein zweiter allgemeiner Schnitt der Halbleitervorrichtung im vierten Ausführungsbeispiel. 10 FIG. 14 is a second general section of the semiconductor device in the fourth embodiment. FIG.

Beste Ausführungsformen für die ErfindungBest embodiments for the invention

– Erstes Ausführungsbeispiel – - First embodiment -

Wie unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 erläutert wird, sieht die Erfindung in einem ersten Ausführungsbeispiel einen Kühler vor, wie er im Folgenden beschrieben wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kühler ein Kühler zum Kühlen eines Stromrichters als ein zu kühlendes Objekt.As with reference to the 1 to 4 is explained, the invention provides in a first embodiment, a cooler, as will be described below. In this embodiment, the radiator is a radiator for cooling a power converter as an object to be cooled.

Der Stromrichter schließt einen Wechselrichter bzw. Inverter zum Umwandeln von Gleichstrom-Elektroenergie in Wechselstrom-Elektroenergie, einen Gleichstromumrichter bzw. Konverter zum Ändern der Spannung und andere ähnliche Komponenten ein. Der Stromrichter schließt z. B. eine Leistungs-MOSFET, einen IGBT oder andere ähnliche Leistungshalbleiterbauelemente ein.Of the Power converter closes an inverter or inverter for converting DC electric power into AC electric power, a DC converter or converter for changing the Tension and other similar components. The power converter closes z. As a power MOSFET, an IGBT or other similar power semiconductor devices one.

1 ist eine allgemeine auseinander gezogene Perspektivansicht einer Halbleitervorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel. Die Halbleitervorrichtung weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Stromrichter, der als Elektronik dient, und einen Kühler zum Kühlen des Stromrichters auf. 1 FIG. 10 is a general exploded perspective view of a semiconductor device in this embodiment. FIG. The semiconductor device in this embodiment has a power converter serving as electronics and a cooler for cooling the power converter.

Die Halbleitervorrichtung weist in diesem Ausführungsbeispiel den Stromrichter auf, der als ein Halbleiterbauelement 21 ausgeführt ist. Das Halbleiterbauelement 21 ist so ausgebildet, dass es in einer Ebene gesehen rechteckig ist. Das Halbleiterbauelement 21 ist mit einer (nicht gezeigten) externen elektrischen Schaltung verbunden. Das Halbleiterbauelement 21 ist ein Wärme erzeugendes Element, das Wärme erzeugt, wenn es betrieben wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Halbleiterbauelement 21 ein zu kühlendes Objekt.The semiconductor device in this embodiment includes the power converter serving as a semiconductor device 21 is executed. The semiconductor device 21 is designed to be rectangular in one plane. The semiconductor device 21 is connected to an external electrical circuit (not shown). The semiconductor device 21 is a heat-generating element that generates heat when it is operated. In this embodiment, the semiconductor device is 21 an object to be cooled.

Der Kühler weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Substrat 1 mit einer Oberfläche auf, auf der das Halbleiterbauelement 21 angeordnet ist. Das Substrat liegt in Form einer Platte vor. Das Substrat 1 hat in diesem Ausführungsbeispiel eine vordere Fläche mit einer Vielzahl von darauf montierten Halbleiterbauelementen 21. Das Halbleiterbauelement 21 ist so angeordnet, dass, wie durch den Pfeil 54 angegeben ist, eine Hauptfläche mit dem Substrat 1 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Substrat 1 eine Metallplatte und eine auf einer Oberfläche der Metallplatte abgeschiedene Isolationsschicht. Das Halbleiterbauelement 21 ist auf einer Oberfläche der Isolationsschicht befestigt.The cooler has a substrate in this embodiment 1 with a surface on which the semiconductor device 21 is arranged. The substrate is in the form of a plate. The substrate 1 has in this embodiment a front surface with a plurality of semiconductor devices mounted thereon 21 , The semiconductor device 21 is arranged so that, as indicated by the arrow 54 is indicated, a major surface with the substrate 1 connected is. In this embodiment, the substrate comprises 1 a metal plate and an insulating layer deposited on a surface of the metal plate. The semiconductor device 21 is mounted on a surface of the insulating layer.

Der Kühler weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Wärmeabgabebauteil auf, das an einer Oberfläche des Substrats 1 befestigt ist, die zu der Oberfläche entgegengesetzt ist, auf der das Halbleiterbauelement 21 angeordnet ist. Das Wärmeabgabebauteil umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ein Plattenbauteil 2. Das Plattenbauteil 2 ist zum Beispiel eine gerade Rippe. Das Plattenbauteil 2 ist an einem Bereich, der entgegengesetzt zu dem ist, in dem das Halbleiterbauelement 21 angeordnet ist, und/oder einem Bereich, der den Bereich umgibt, der entgegengesetzt zu dem ist, in dem das Halbleiterbauelement 21 angeordnet ist, vorgesehen. Das Plattenbauteil 2 ist an einer hinteren Fläche des Substrats 1 vorgesehen. Das Plattenbauteil 2 ist so angeordnet, dass es eine Hauptfläche hat, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Hauptfläche des Substrats 1 ist.The radiator in this embodiment has a heat dissipating member attached to a surface of the substrate 1 fixed opposite to the surface on which the semiconductor device 21 is arranged. The heat-dissipating member comprises a plate member in this embodiment 2 , The plate component 2 is for example a straight rib. The plate component 2 is at an area opposite to that in which the semiconductor device 21 is disposed, and / or a region surrounding the region which is opposite to that in which the semiconductor device 21 is arranged provided. The plate component 2 is on a back surface of the substrate 1 intended. The plate component 2 is disposed so as to have a major surface substantially perpendicular to a major surface of the substrate 1 is.

2 ist ein erster allgemeiner Schnitt der Halbleitervorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel. 2 ist ein allgemeiner Schnitt von ihr, der an einer Ebene parallel zur Hauptfläche des Substrats schneidet. Der Kühler der Halbleitervorrichtung weist eine Vielzahl von Plattenbauteilen 2 auf, die in Gleichrichtung angeordnet sind. Die Plattenbauteile 2 sind so angeordnet, dass ihre jeweiligen Hauptflächen zueinander im Wesentlichen parallel sind. Die Plattenbauteile 2 sind voneinander beabstandet. Das Plattenbauteil 2 weist einen Ausschnitt 2a auf, der in einem Bereich ausgebildet ist, der ein Nebenrohr 12 aufweist, das später beschrieben wird. 2 FIG. 12 is a first general section of the semiconductor device in this embodiment. FIG. 2 is a general section of it that intersects at a plane parallel to the major surface of the substrate. The radiator of the semiconductor device has a plurality of plate members 2 on, which are arranged in rectification. The plate components 2 are arranged so that their respective major surfaces are substantially parallel to each other. The plate components 2 are spaced from each other. The plates component 2 has a section 2a on, which is formed in an area of a secondary pipe 12 which will be described later.

3 ist ein zweiter allgemeiner Schnitt der Halbleitervorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel. 4 ist ein dritter allgemeiner Schnitt der Halbleitervorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III in 2, und 4 ist ein Schnitt entlang der Linie IV-IV in 2. 3 FIG. 14 is a second general section of the semiconductor device in this embodiment. FIG. 4 FIG. 13 is a third general section of the semiconductor device in this embodiment. FIG. 3 is a section along the line III-III in 2 , and 4 is a section along the line IV-IV in 2 ,

In diesem Ausführungsbeispiel ist das Plattenbauteil 2 so ausgebildet, dass es in einer Ebene gesehen rechteckig ist. Der Ausschnitt 2a ist so ausgebildet, dass er für einen Spalt zwischen dem Nebenrohr 12 und einem Ende des Plattenbauteils 2 sorgt. Der Pfeil 51 gibt die Richtung an, in der ein Kühlmittelmedium strömt. Das Plattenbauteil 2 ist so angeordnet, dass die Hauptfläche im Wesentlichen parallel zu der Richtung verläuft, in der das Kühlmittel strömt. Das Plattenbauteil 2 ist so ausgebildet, dass es im Wesentlichen die gleiche Höhe wie ein später beschriebener erster Strömungsweg hat.In this embodiment, the plate member is 2 designed so that it is rectangular in one plane. The cutout 2a is designed to be for a gap between the branch pipe 12 and one end of the plate member 2 provides. The arrow 51 indicates the direction in which a coolant medium flows. The plate component 2 is arranged so that the main surface is substantially parallel to the direction in which the coolant flows. The plate component 2 is formed to have substantially the same height as a later-described first flow path.

Wie unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 erläutert wird, weist der Kühler in diesem Ausführungsbeispiel erste Strömungsweg-Gestaltungsmittel auf, die so ausgebildet sind, dass sie einem Kühlmittel ermöglichen, mit einem Wärmeabgabebauteil in Kontakt zu treten. Die ersten Strömungsweg-Gestaltungsmittel sind so ausgebildet, dass sie den ersten Strömungsweg für das Kühlmittel gestalten. Die ersten Strömungsweg-Gestaltungsmittel umfassen in diesem Ausführungsbeispiel das Substrat 1 und ein Hauptrohr 11, das derjenigen Seite des Substrats 1 zugewandt ist, die das Plattenbauteil 2 aufweist. Ein erstes Strömungsweg-Gestaltungsbauteil umfasst ein Wandbauteil 5, das seitlich von dem Substrat 1 und dem Hauptrohr 11 vorgesehen ist. Der erste Strömungsweg wird durch einen Raum definiert, der von dem Substrat 1, dem Hauptrohr 11 und dem Wandbauteil 5 umgeben ist.As with reference to the 1 to 4 is explained, the radiator in this embodiment, the first flow path-forming means, which are adapted to allow a coolant to come into contact with a heat dissipating member. The first flow path shaping means are configured to design the first flow path for the coolant. The first flow path forming means in this embodiment includes the substrate 1 and a main pipe 11 , that of the side of the substrate 1 facing, which is the plate component 2 having. A first flow path forming member comprises a wall member 5 that is lateral to the substrate 1 and the main pipe 11 is provided. The first flow path is defined by a space defined by the substrate 1 , the main pipe 11 and the wall component 5 is surrounded.

Der Kühler ist in diesem Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass er durch den ersten Strömungsweg, der zwischen dem Substrat 1 und dem Hauptrohr 11 liegt, ein erstes Kühlmittel führt. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine (nicht gezeigtes) Kühlmittel-Versorgungseinrichtung vorgesehen, um den ersten Strömungsweg des Kühlers mit einem Kühlmittel zu versorgen.The radiator in this embodiment is configured to pass through the first flow path defined between the substrate 1 and the main pipe 11 lies, a first coolant leads. In this embodiment, a coolant supply device (not shown) is provided to supply the first flow path of the radiator with a coolant.

Der Kühler weist in diesem Ausführungsbeispiel zweite Strömungsweg-Gestaltungsmittel auf, die so ausgebildet sind, dass sie auf der hinteren Fläche des Substrats 1 an einem Bereich, der entgegengesetzt zu dem ist, in dem der Stromrichter angeordnet ist, ein zweites Kühlmittel auftreffen lassen. Die zweiten Strömungsweg-Gestaltungsmittel sind so ausgebildet, dass sie das zweite Kühlmittel direkt auf den Abschnitt ausstoßen, der entgegengesetzt zu dem ist, auf dem der Stromrichter angeordnet ist.The radiator in this embodiment has second flow path shaping means formed to be on the rear surface of the substrate 1 at a region opposite to that in which the power converter is arranged to impinge a second coolant. The second flow path shaping means are adapted to eject the second coolant directly to the portion opposite to that on which the power converter is disposed.

Die zweiten Strömungsweg-Gestaltungsmittel sind in diesem Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass sie einen zweiten Strömungsweg für ein Kühlmittel gestalten. Das zweite Strömungsweg-Gestaltungsbauteil umfasst das Hauptrohr 11, das von der hinteren Fläche des Substrats 1 beabstandet ist. Das Hauptrohr 11 umfasst eine Strömungsweg-Gestaltungsplatte 11a und eine Strömungsweg-Gestaltungsplatte 11b, die voneinander beabstandet sind und deren jeweilige Hauptflächen parallel zueinander sind. Seitlich von den Strömungsweg-Gestaltungsplatten 11a und 11b ist das Wandbauteil 5 vorgesehen. Ein Raum, der von den Strömungsweg-Gestaltungsplatten 11a, 11b und dem Wandbauteil 5 umgeben ist, definiert einen Abschnitt des zweiten Strömungswegs.The second flow path shaping means are formed in this embodiment so as to make a second flow path for a coolant. The second flow path design member includes the main pipe 11 coming from the back surface of the substrate 1 is spaced. The main pipe 11 includes a flow path design plate 11a and a flow path design plate 11b which are spaced apart from each other and whose respective major surfaces are parallel to each other. Side of the flow path design panels 11a and 11b is the wall component 5 intended. A room created by the flow path design panels 11a . 11b and the wall component 5 is defined defines a portion of the second flow path.

Die zweiten Strömungsweg-Gestaltungsmittel umfassen in diesem Ausführungsbeispiel außerdem ein Nebenrohr 12, das von dem Hauptrohr 11 zu dem Substrat 1 hin vorsteht. Das Nebenrohr 12 ist entgegengesetzt zu dem Bereich des Substrats angeordnet, in dem das Halbleiterbauelement 21 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Nebenrohr 12 so ausgebildet, dass es zylinderförmig ist. Das Nebenrohr 12 ist so ausgebildet, dass es von der Strömungsweg-Gestaltungsplatte 11a vorsteht. Das Nebenrohr 12 ist so ausgebildet, dass es mit dem Hauptrohr 11 in Verbindung steht. Das Nebenrohr 12 und das Hauptrohr 11 gestalten den zweiten Strömungsweg. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine (nicht gezeigte) Kühlmittel-Versorgungseinrichtung vorgesehen, um den zweiten Strömungsweg mit einem zweiten Kühlmittel zu versorgen.The second flow path shaping means also includes a sub-pipe in this embodiment 12 that from the main pipe 11 to the substrate 1 protrudes. The secondary pipe 12 is disposed opposite to the region of the substrate in which the semiconductor device 21 is arranged. In this embodiment, the secondary pipe 12 designed so that it is cylindrical. The secondary pipe 12 is designed to be of the flow path design plate 11a protrudes. The secondary pipe 12 is designed to be with the main pipe 11 communicates. The secondary pipe 12 and the main pipe 11 make the second flow path. In this embodiment, a coolant supply device (not shown) is provided to supply the second flow path with a second coolant.

Der erste und zweite Strömungsweg führen in diesem Ausführungsbeispiel jeweils das aus Wasser bestehende erste und zweite Kühlmittel. Der erste und zweite Strömungsweg werden mit dem Kühlmittelwasser durch eine gemeinsame Kühlmittel-Versorgungseinrichtung versorgt.Of the first and second flow paths lead in this Embodiment respectively consisting of water first and second coolant. The first and second flow paths be with the coolant water through a common coolant supply device provided.

Wie unter Bezugnahme auf die 1 und 3 erläutert wird, hat das Nebenrohr 12 in diesem Ausführungsbeispiel eine dem Substrat 1 gegenüberliegende Endfläche 12a. Die Endfläche 12a ist geneigt, um für einen größeren Strömungsweg in der Richtung zu sorgen, in der, wie durch den Pfeil 51 angegeben ist, der erste Strömungsweg das erste Kühlmittel führt. Genauer gesagt ist die Endfläche 12a so ausgebildet, dass sie in der Richtung, in der das erste Kühlmittel strömt, einen größeren Abstand vom Substrat 1 hat. Die Endfläche 12a ist so ausgebildet, dass die geneigte Oberfläche stromabwärts vom ersten Kühlmittel weist.As with reference to the 1 and 3 is explained has the side pipe 12 in this embodiment, a substrate 1 opposite end surface 12a , The endface 12a is inclined to provide for a larger flow path in the direction in which, as indicated by the arrow 51 is specified, the first flow path leads the first coolant. More specifically, the endface 12a is formed to be a greater distance from the substrate in the direction in which the first coolant flows 1 Has. The endface 12a is formed so that the inclined surface faces downstream of the first coolant.

Wie unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 erläutert wird, erzeugt das Halbleiterbauelement 21 Wärme, die zum Substrat 1 und Plattenbauteil 2 übertragen wird. Eine Kühlmittel-Versorgungseinrichtung führt das erste Kühlmittel zu, das in den ersten Strömungsweg eingeleitet wird. Das erste Kühlmittel strömt, wie durch den Pfeil 51 angegeben ist, durch einen Raum zwischen dem Substrat 1 und dem Hauptrohr 11. Das erste Kühlmittel strömt durch den ersten Strömungsweg zwischen den Plattenbauteilen 2. Das erste Kühlmittel strömt im Kontakt mit dem Plattenbauteil 2 und dem Substrat 1. Wenn das erste Kühlmittel das Plattenbauteil 2 und das Substrat 1 berührt, werden das Plattenbauteil 2 und das Substrat 1 gekühlt. Anschließend wird das erste Kühlmittel abgelassen.As with reference to the 2 to 4 is explained, generates the semiconductor device 21 Heat that to the substrate 1 and plate component 2 is transmitted. A coolant supply device supplies the first coolant that is introduced into the first flow path. The first coolant flows as indicated by the arrow 51 is indicated by a space between the substrate 1 and the main pipe 11 , The first coolant flows through the first flow path between the plate members 2 , The first coolant flows in contact with the plate member 2 and the substrate 1 , When the first coolant is the plate member 2 and the substrate 1 touches, become the plate component 2 and the substrate 1 cooled. Subsequently, the first coolant is drained.

Das Halbleiterbauelement 21 wird über das Substrat 1 und das Plattenbauteil 2 gekühlt. Die Wärme des Halbleiterbauelements 21 wird zu dem Substrat 1 und dem Plattenbauteil 2 übertragen und von dem Substrat 1 und dem Plattenbauteil 2 zum ersten Kühlmittel abgestrahlt.The semiconductor device 21 is over the substrate 1 and the plate component 2 cooled. The heat of the semiconductor device 21 becomes the substrate 1 and the plate component 2 transferred and from the substrate 1 and the plate component 2 emitted to the first coolant.

Die Kühlmittel-Versorgungseinrichtung führt das zweite Kühlmittel zu, das in den zweiten Strömungsweg eingeleitet wird, der von dem zweiten Kühlmittelgestaltungsbauteil gestaltet wird. Das zweite Kühlmittel wird, wie durch den Pfeil 52 angegeben ist, in das Hauptrohr 11 eingeleitet. Ein Teil des durch das Hauptrohr 11 strömenden zweiten Kühlmittels strömt, wie durch den Pfeil 53 angegeben ist, in das Nebenrohr 12.The coolant supply device supplies the second coolant that is introduced into the second flow path that is configured by the second coolant shaping component. The second coolant becomes as indicated by the arrow 52 is specified in the main pipe 11 initiated. Part of the through the main pipe 11 flowing second coolant flows as indicated by the arrow 53 is specified in the secondary pipe 12 ,

Das im Nebenrohr 12 strömende zweite Kühlmittel wird, wie durch den Pfeil 53 angegeben ist, durch das Nebenrohr 12 hindurch an der Endfläche 12a abgegeben. Das zweite Kühlmittel, das durch den zweiten Strömungsweg zugeführt wird und daher vom ersten Kühlmittel getrennt ist, trägt in diesem Ausführungsbeispiel, bevor es aus dem Nebenrohr 12 ausgestoßen wird, nicht zum Kühlen des Halbleiterbauelements 21 bei. Bevor das zweite Kühlmittel aus dem Nebenrohr 12 ausgestoßen wird, berührt es das am zweiten Strömungsweg vorgesehene Plattenbauteil 2 nicht und wird daher nicht in seiner Eigenschaft als Kühlmittel beeinträchtigt. Das aus dem Nebenrohr 12 ausgestoßene zweite Kühlmittel trifft auf die hintere Fläche des Substrats 1 an dem Bereich, der entgegengesetzt zu dem ist, in dem das Halbleiterbauelement 21 angeordnet ist. Genauer gesagt kühlt das zweite Kühlmittel den Bereich des Substrats 1, der zu dem entgegengesetzt ist, in dem das Halbleiterbauelement 21 angeordnet ist, durch einen auftreffenden Düsenstrahl. Das zweite Kühlmittel, das auf das Substrat 1 trifft, ermöglicht es, dass das Halbleiterbauelement 21 wirksam gekühlt wird.The in the secondary pipe 12 flowing second coolant, as indicated by the arrow 53 is indicated by the side pipe 12 through at the end surface 12a issued. The second coolant, which is supplied through the second flow path and is therefore separated from the first coolant, in this embodiment, before it flows out of the secondary pipe 12 is ejected, not for cooling the semiconductor device 21 at. Before the second coolant from the secondary pipe 12 is ejected, it touches the provided on the second flow path plate member 2 not and is therefore not impaired in its capacity as a coolant. That from the side pipe 12 ejected second coolant impinges on the rear surface of the substrate 1 at the region opposite to that in which the semiconductor device 21 is arranged. More specifically, the second coolant cools the region of the substrate 1 which is opposite to that in which the semiconductor device 21 is arranged by an impinging jet. The second coolant that is on the substrate 1 makes it possible for the semiconductor device 21 is effectively cooled.

Das auf das Substrat 1 treffende zweite Kühlmittel strömt zusammen mit dem ersten Kühlmittel durch den ersten Strömungsweg, wenn das zweite Kühlmittel in Ausführung seiner Funktion das Substrat 1 und das Plattenbauteil 2 berührt und dadurch kühlt. Anschließend wird das zweite Kühlmittel zusammen mit dem ersten Kühlmittel abgelassen.That on the substrate 1 hitting second coolant flows along with the first coolant through the first flow path when the second coolant performs the substrate in the performance of its function 1 and the plate component 2 touched and thereby cools. Subsequently, the second coolant is discharged together with the first coolant.

Das erste Ausführungsbeispiel weist erste Strömungsweg-Gestaltungsmittel, die so ausgebildet sind, dass sie einem Kühlmittel ermöglichen, mit einem Wärmeabgabebauteil in Kontakt zu treten, und zweite Strömungsweg-Gestaltungsmittel auf, um auf einen Bereich, der entgegengesetzt zu dem ist, in dem ein Halbleiterbauelement angeordnet ist, einen auftreffenden Düsenstrahl auftreffen zu lassen, wobei ein erster Strömungsweg und ein zweiter Strömungsweg getrennt sind. In dem ersten Strömungsweg kann das Wärmeabgabebauteil so angeordnet sein, damit Wärme über eine größere Fläche abgestrahlt wird, um effizient Wärme zu entfernen. In dem zweiten Strömungsweg wird ein zweites Kühlmittel derart zugeführt, dass das zweite Kühlmittel, bis es aus einem Nebenrohr ausgestoßen wird, vom ersten Kühlmittel getrennt ist. Die Temperatur des ersten Kühlmittels, das durch den ersten Strömungsweg strömt, erhöht sich allmählich, während sich das erste Kühlmittel seinem stromabwärtigen Ende nähert. Im Gegensatz dazu ist die Temperatur des stromabwärtigen zweiten Kühlmittels im Wesentlichen die gleiche wie die des stromaufwärtigen. Das zweite Kühlmittel kann daher mit niedriger Temperatur auf das Halbleiterbauelement 21 treffen und das Halbleiterbauelement 21 somit effizient kühlen. Darüber hinaus kann verhindert werden, dass das Kühlmittel in seiner Fähigkeit als Kühlmittel beeinträchtigt wird, während es durch einen Strömungsweg läuft und sich stromabwärts nähert. Das Halbleiterbauelement 21 kann im Wesentlichen gleichmäßig gekühlt werden.The first embodiment includes first flow path configuring means configured to allow a coolant to contact a heat releasing member, and second flow path configuring means to be opposed to an area opposite to that in which a semiconductor device is arranged to impinge an impinging jet, wherein a first flow path and a second flow path are separated. In the first flow path, the heat release member may be arranged to radiate heat over a larger area to efficiently remove heat. In the second flow path, a second coolant is supplied so that the second coolant is separated from the first coolant until it is discharged from a sub-pipe. The temperature of the first coolant flowing through the first flow path gradually increases as the first coolant approaches its downstream end. In contrast, the temperature of the downstream second coolant is substantially the same as that of the upstream one. The second coolant may therefore be at low temperature on the semiconductor device 21 meet and the semiconductor device 21 thus efficient cooling. In addition, the coolant can be prevented from being impaired in its ability as a coolant while passing through a flow path and approaching downstream. The semiconductor device 21 can be cooled substantially uniformly.

In diesem Ausführungsbeispiel können somit ein auftreffender Düsenstrahl und das Kühlen durch Konvektion eines Wärmeübertragungsbauteils im Wesentlichen getrennt voneinander vorgesehen werden, und das zu kühlende Objekt kann wirksam gekühlt werden.In This embodiment can thus an impinging Jet and cooling by convection of a Heat transfer component substantially separated be provided from each other, and the object to be cooled can be effectively cooled.

Die zweiten Strömungsweg-Gestaltungsmittel umfassen in diesem Ausführungsbeispiel ein Hauptrohr und ein Nebenrohr. Ein erster Strömungsweg umfasst einen Raum zwischen dem Hauptrohr und einem Substrat. Ein Plattenbauteil ist so angeordnet, dass es einen Bereich umgibt, der entgegengesetzt zu dem ist, in dem ein Halbleiterbauelement angeordnet ist. Diese Gestaltung erleichtert das Ausbilden der ersten Strömungsweg-Gestaltungsmittel und der zweiten Strömungsweg-Gestaltungsmittel. Darüber hinaus kann ein Kühler mit vereinfachter Gestaltung vorgesehen werden.The second flow path shaping means include in this Embodiment, a main pipe and a side pipe. One first flow path includes a space between the main pipe and a substrate. A plate member is arranged to have a Surrounding region, which is opposite to that in which a semiconductor device arranged is. This configuration facilitates the formation of the first flow path shaping means and the second flow path shaping means. About that In addition, a cooler can be provided with a simplified design become.

Wie unter Bezugnahme auf die 1 und 3 erläutert wird, hat das Nebenrohr 12 in diesem Ausführungsbeispiel eine Endfläche 12a, die geneigt ist, um in einer Richtung, in der das erste Kühlmittel strömt, für einen größeren Weg zu sorgen. Diese Gestaltung ermöglicht es, einen vom Nebenrohr 12 ausgestoßenen auftreffenden Düsenstrahl stromabwärts vom ersten Kühlmittels zu führen.As with reference to the 1 and 3 is explained has the side pipe 12 in this Embodiment an end surface 12a that is inclined to provide a larger path in a direction in which the first coolant flows. This design allows one from the secondary pipe 12 ejected impinging jet downstream of the first coolant to lead.

Der Kühler weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Substrat auf, das eine Oberfläche mit einem darauf angeordneten Halbleiterbauelement hat, die vertikal nach oben weist. Alternativ kann der Kühler ein Substrat aufweisen, das eine Oberfläche mit einem darauf angeordneten Halbleiterbauelement hat, die vertikal nach unten weist. Diese Gestaltung ermöglicht es, dass Blasen, die in dem ersten Strömungsweg oder dem zweiten Strömungsweg erzeugt werden, zu einer Seite geführt werden, die entgegengesetzt zu ist, die das Substrat aufweist, und sie kann somit verhindern, dass die Blasen an der hinteren Fläche des Substrats zurückbleiben und eine Flüssigkeitsschicht auf der hinteren Fläche des Substrats entfernen und somit zu einer ineffizienten Wärmeübertragung beitragen.Of the Radiator has in this embodiment Substrate on which a surface with a arranged thereon Semiconductor device has vertically upwards. alternative For example, the cooler may comprise a substrate having a surface having a semiconductor device disposed thereon, which is vertical pointing down. This design allows that Bubbles in the first flow path or the second Flow path to be generated, led to a page which is opposite to that having the substrate, and It can thus prevent the bubbles on the back surface remain of the substrate and a liquid layer Remove on the back surface of the substrate and thus contribute to an inefficient heat transfer.

Alternativ kann beim Kühler das Substrat derart angeordnet sein, dass die Oberfläche des Substrats, auf der ein Halbleiterbauelement angeordnet ist, in einer Vertikalrichtung oder in einer gegenüber der Vertikalrichtung geneigten Richtung verläuft. Diese Gestaltung ermöglicht es, dass sich Blasen, die in dem ersten Strömungsweg oder dem zweiten Strömungsweg hervorgerufen werden, vertikal nach oben bewegen. Dies kann verhindern, dass die Blasen an der hinteren Fläche des Substrats zurückbleiben. Falls in dem ersten Strömungsweg oder dem zweiten Strömungsweg Blasen erzeugt werden, kann an der hintern Fläche des Substrats eine Flüssigkeitsschicht sichergestellt werden.alternative For example, in the cooler, the substrate may be arranged such that the surface of the substrate on which a semiconductor device is arranged, in a vertical direction or in a opposite the vertical direction inclined direction. These Design allows bubbles to appear in the first flow path or the second flow path be caused to move vertically upwards. This can prevent that the bubbles remain on the back surface of the substrate. If in the first flow path or the second flow path Bubbles may be generated on the back surface of the substrate a liquid layer can be ensured.

Insbesondere dann, wenn das Kühlmittel flüssig ist und für einen großen Wärmefluss gesorgt wird, können im Kühlmittel Dämpfe erzeugt werden. Jede der obigen Gestaltungen kann solche Dämpfe aus dem Kühler hinaustreiben oder die Dämpfe zu einem Rand des Kühlers bewegen. Dies kann verhindern, dass ein zu kühlendes Objekt ineffizient gekühlt wird, wenn Blasen erzeugt werden.Especially then, when the coolant is liquid and for a large heat flow can be taken care of vapors are generated in the coolant. Each of the Above designs, such vapors from the cooler drive the fumes to an edge of the radiator move. This can prevent an object to be cooled is inefficiently cooled when bubbles are generated.

In diesem Ausführungsbeispiel ist ein als Wärmeabgabebauteil dienendes Plattenbauteil so ausgebildet, dass es im Wesentlichen die gleiche Höhe wie der erste Strömungsweg hat. Diese Gestaltung ermöglicht es, dass das Plattenbauteil entlang der gesamten Höhe des ersten Strömungswegs vorgesehen ist, so dass über eine größere Fläche Wärme übertragen wird. Dies ermöglicht es, dass das erste Kühlmittel ein zu kühlendes Objekt effektiv kühlt.In This embodiment is as a heat dissipation component serving plate member designed so that it is substantially the same height as the first flow path has. This design allows the panel component along the entire height of the first flow path is provided, so over a larger Area heat is transferred. this makes possible it that the first coolant to be cooled Object effectively cools.

In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen in einer Richtung angeordnet, in der ein Kühlmittel strömt, und sind für die Halbleiterbauelemente Nebenrohre mit gleicher Geometrie vorgesehen. Allerdings sind die Nebenrohre nicht darauf beschränkt und können sich voneinander in Größe und Geometrie unterscheiden. Darüber hinaus ist zwar das Nebenrohr in diesem Ausführungsbeispiel zylinderförmig, doch ist es nicht darauf beschränkt und kann eine beliebige Form haben.In This embodiment is a plurality of semiconductor devices arranged in a direction in which a coolant flows, and are for the semiconductor devices side pipes with the same geometry intended. However, the secondary pipes are not limited to this and can be different in size from each other and differentiate geometry. In addition, while that is Secondary tube in this embodiment cylindrical, yet it is not limited to it and can be any Have shape.

Falls zum Beispiel verschiedene Objektarten zu kühlen sind, dann kann für ein Objekt, das eine große Wärmemenge erzeugt, ein Nebenrohr mit einem großen Durchmesser vorgesehen werden und kann für ein Objekt, das eine geringe Wärmemenge erzeugt, ein Nebenrohr mit kleinem Durchmesser vorgesehen werden. Somit kann der Kühler es in diesem Ausführungsbeispiel erleichtern, die Wärmemenge einzustellen, die entsprechend jedem zu kühlendem Objekt entfernt werden soll.If For example, to cool different types of objects, then can be for an object that has a large amount of heat produced, a side pipe provided with a large diameter be and can for an object that generates a small amount of heat, a side pipe to be provided with a small diameter. Thus, can the radiator make it easier in this embodiment, to adjust the amount of heat corresponding to each one to be removed from the cooling object.

Darüber hinaus kann das Nebenrohr oder das Hauptrohr mit einem Ventil, das den Durchsatz eines Kühlmittels einstellt, das durch ein bestimmtes Nebenrohr ausgestoßen wird, einem Ventil, das einen Strom durch ein bestimmtes Nebenrohr unterbricht, und dergleichen ausgestattet werden. Diese Gestaltung ermöglicht es, dass der Durchsatz eines auftreffenden Düsenstrahl so eingestellt wird, dass er der Wärmemenge entspricht, die von einem zu kühlenden Objekt erzeugt wird, und dass ein auftreffender Düsenstrahl ein zu kühlendes Objekt periodisch kühlt. Falls ein zu kühlendes Objekt Wärme in einer Menge erzeugt, die sich in einer Zeitreihe ändert, dann kann außerdem ein auftreffender Düsenstrahl vorgesehen werden, dessen Durchsatz in Übereinstimmung mit einer solchen Änderung der erzeugten Wärmemenge geändert wird, um das Objekt optimal zu kühlen.About that In addition, the secondary pipe or the main pipe with a valve, the adjusts the flow rate of a coolant through a certain side pipe is ejected, a valve that breaks a current through a particular branch pipe, and the like be equipped. This design allows that the flow rate of an impinging jet is adjusted is that it corresponds to the amount of heat that comes from a to be cooled object is generated, and that an impinging Nozzle jet periodically cools an object to be cooled. If an object to be cooled generates heat in an amount generated, which changes in a time series, then can also provided an impinging jet whose throughput is in accordance with such a change the amount of heat generated is changed to that Optimally cool the object.

Darüber hinaus hat in diesem Ausführungsbeispiel ein als Wärmeabgabebauteil dienendes Plattenbauteil einen Ausschnitt. Allerdings ist das Plattenbauteil nicht darauf beschränkt und kann auch keinen Ausschnitt haben. Zum Beispiel kann das Plattenbauteil das Nebenrohr durchdringen. Darüber hinaus ist das Plattenbauteil nicht darauf beschränkt, eine flache Oberfläche zu haben. Es kann auch mit einer gekrümmten Oberfläche ausgebildet sein.About that In addition, in this embodiment, as a heat-dissipating member serving plate component a section. However, the plate component is not limited to this and also can not cut to have. For example, the plate member may penetrate the sub-pipe. Moreover, the plate member is not limited to a to have flat surface. It can also be curved Surface be formed.

In dem ersten Ausführungsbeispiel sind das erste Kühlmittel und das zweite Kühlmittel gleich. Alternativ können sie verschiedene Kühlmittel sein. Darüber hinaus sind sie nicht auf eine Flüssigkeit beschränkt und können Gas enthalten.In In the first embodiment, the first coolant and the second coolant is the same. Alternatively you can they are different coolants. Furthermore they are not limited to a liquid and may contain gas.

Darüber hinaus ist in diesem Ausführungsbeispiel der Kühler so ausgebildet, dass der erste Strömungsweg und der zweite Strömungsweg das erste Kühlmittel und das zweite Kühlmittel jeweils in einer einzigen Richtung führen. Allerdings ist er nicht darauf beschränkt und kann auch so ausgebildet sein, dass der erste Strömungsweg und der zweite Strömungsweg das erste Kühlmittel und das zweite Kühlmittel jeweils in verschieden Richtungen führen.Moreover, in this embodiment, the radiator is formed so that the first flow path and the second flow path the lead first coolant and the second coolant each in a single direction. However, it is not limited thereto and may be configured such that the first flow path and the second flow path guide the first coolant and the second coolant respectively in different directions.

Darüber hinaus kann die Kühlmittel-Versorgungseinrichtung eine Kühlmittel-Versorgungseinrichtung zum Zuführen des ersten Kühlmittels und eine zum Zuführen des zweiten Kühlmittels sein. Alternativ kann sie eine Umwälzeinrichtung umfassen, die ein Kühlmittel umwälzt, während es gekühlt wird.About that In addition, the coolant supply device, a Coolant supply device for feeding of the first coolant and one for supplying the be the second coolant. Alternatively, it may be a circulation device include, which circulates a coolant while it is cooled.

In diesem Ausführungsbeispiel ist das zu kühlende Objekt als Beispiel ein Stromrichter mit hoher elektrischer Leistung. Allerdings ist es nicht darauf beschränkt und ist die Erfindung auch bei einem Kühler für ein beliebiges zu kühlendes Objekt einsetzbar. Zum Beispiel ist die Erfindung auch bei Kühlern für einen Stromrichter mit geringer elektrischer Leistung und anderen zu kühlenden Objekten einsetzbar.In This embodiment is to be cooled Object as an example a power converter with high electrical power. However, it is not limited to this and is the invention even with a cooler for any one to be cooled Object can be used. For example, the invention is also with coolers for a power converter with low electrical power and other objects to be cooled used.

– Zweites Ausführungsbeispiel –Second Embodiment

Wie unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 erläutert wird, sieht die Erfindung in einem zweiten Ausführungsbeispiel einen Kühler vor, wie er im Folgenden beschrieben wird. Der Kühler ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Kühler zum Kühlen eines Stromrichters. Der Kühler weist ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel erste Strömungsweg-Gestaltungsmittel und zweite Strömungsweg-Gestaltungsmittel auf. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel durch ein Wärmeabgabebauteil zum Abgeben der Wärme eines zu kühlenden Objekts.As with reference to the 5 to 7 is explained, the invention provides a cooler in a second embodiment, as will be described below. The radiator in this embodiment is a radiator for cooling a power converter. The cooler has first flow path shaping means and second flow path shaping means similarly to the first embodiment. This embodiment differs from the first embodiment by a heat dissipating member for discharging the heat of an object to be cooled.

5 ist eine allgemeine auseinander gezogene Perspektivansicht einer Halbleitervorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel. Das Wärmeabgabebauteil umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ein Stabbauteil 3, das an der hinteren Fläche des Substrats 1 befestigt ist und von ihr vorsteht. In diesem Ausführungsbeispiel hat das Stabbauteil 3 eine Längsrichtung, die im Wesentlichen senkrecht zur hinteren Fläche des Substrats 1 ist. 5 FIG. 10 is a general exploded perspective view of a semiconductor device in this embodiment. FIG. The heat-dissipating member comprises a rod member in this embodiment 3 attached to the back surface of the substrate 1 is attached and protrudes from it. In this embodiment, the rod member has 3 a longitudinal direction substantially perpendicular to the back surface of the substrate 1 is.

6 ist ein erster allgemeiner Schnitt der Halbleitervorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel. 6 ist ein allgemeiner Schnitt, der an einer Ebene parallel zur Hauptfläche des Substrats schneidet. Das Stabbauteil 3 umgibt das Nebenrohr 12. Das Stabbauteil 3 umgibt einen Bereich, der entgegengesetzt zu dem ist, in dem das Halbleiterbauelement 21 angeordnet ist. Das Stabbauteil 3 ist in der Umgebung des Bereichs angeordnet, der entgegengesetzt zu dem ist, in dem das Halbleiterbauelement 21 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind für ein einzelnes Halbleiterbauelement 21 vier Stabbauteile 3 vorgesehen. Das erste Kühlmittel strömt in die Richtung 51. 6 FIG. 12 is a first general section of the semiconductor device in this embodiment. FIG. 6 is a general section that intersects at a plane parallel to the major surface of the substrate. The rod component 3 surrounds the side pipe 12 , The rod component 3 surrounds a region opposite to that in which the semiconductor device 21 is arranged. The rod component 3 is disposed in the vicinity of the region opposite to that in which the semiconductor device 21 is arranged. In this embodiment, for a single semiconductor device 21 four rod components 3 intended. The first coolant flows in the direction 51 ,

7 ist ein zweiter allgemeiner Schnitt der Halbleitervorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel. 7 ist ein Schnitt englang der Linie VII-VII in 6. Das Stabbauteil 3 ist so ausgebildet, dass es eine Länge hat, die im Wesentlichen gleich der Höhe des zwischen dem Hauptrohr 11 und dem Substrat 1 liegenden ersten Strömungswegs ist. 7 FIG. 14 is a second general section of the semiconductor device in this embodiment. FIG. 7 is a section englang the line VII-VII in 6 , The rod component 3 is designed so that it has a length that is substantially equal to the height of the between the main pipe 11 and the substrate 1 lying first flow path is.

Das Wärmeabgabebauteil umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ein Stabbauteil. Die Position, Länge, Anzahl und dergleichen des Stabbauteils können geändert werden, um dem Wärmeabgabebauteil zu ermöglichen, die Wärme an verschiedenen Positionen zu entfernen und ein Kühlmittel über eine andere Fläche zu berühren.The Heat-dissipating member comprises in this embodiment a rod component. The position, length, number and the like of the rod component can be changed to the Heat dissipation component to allow the heat at various locations to remove and a coolant over to touch another surface.

Die Stabbauteile umgeben in diesem Ausführungsbeispiel einen Bereich, der entgegengesetzt zu dem ist, in dem ein zu kühlendes Objekt angeordnet ist. Alternativ kann das Stabbauteil an einer beliebigen Position und mit einer beliebigen Anzahl vorgesehen werden, die das zweite Kühlmittel, das auf eine Oberfläche des zu kühlenden Substrats getroffen ist, nicht daran hindern, sich radial auszubreiten, und das erste Kühlmittel nicht am Strömen hindern.The Rod members surrounded in this embodiment a Area that is opposite to where one has to be cooled Object is arranged. Alternatively, the rod member on a be provided in any position and with any number, the second coolant on a surface the substrate to be cooled is not hindered, spread radially, and not the first coolant prevent it from flowing.

Das Stabbauteil hat in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen die gleiche Höhe wie der erste Strömungsweg, der das erste Kühlmittel führt. Diese Gestaltung ermöglicht es, das Stabbauteil entlang im Wesentlichen der gesamten Höhe des ersten Strömungswegs anzuordnen, um dem ersten Kühlmittel zu ermöglichen, es wirksam zu kühlen.The Rod member has in this embodiment substantially the same height as the first flow path, the the first coolant leads. This design allows it, the rod component along substantially the entire height the first flow path to the first coolant to allow it to cool effectively.

Die übrige Gestaltung sowie Funktionsweise und Wirkung ähneln denen des ersten Ausführungsbeispiels. Daher werden sie nicht erneut beschrieben.The rest Design as well as functionality and effect are similar to those of the first embodiment. Therefore they will not described again.

– Drittes Ausführungsbeispiel –Third Embodiment

Wie unter Bezugnahme auf 8 erläutert wird, sieht die Erfindung in einem dritten Ausführungsbeispiel einen Kühler vor, wie er im Folgenden beschrieben wird. Der Kühler weist ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel erste Strömungsweg-Gestaltungsmittel und zweite Strömungsweg-Gestaltungsmittel auf. Der Kühler dieses Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem des ersten Ausführungsbeispiels in der Geometrie des Wärmeabgabebauteils und der des Nebenrohrs der zweiten Strömungsweg-Gestaltungsmittel.As with reference to 8th is explained, the invention provides a cooler in a third embodiment, as will be described below. The cooler has first flow path shaping means and second flow path shaping means similarly to the first embodiment. The radiator of this embodiment differs from that of the first embodiment in the geometry of the heat-dissipating member and that of the sub-tube of the second flow-path-shaping means.

8 ist ein allgemeiner Schnitt des Kühlers in diesem Ausführungsbeispiel. 8 ist ein allgemeiner Schnitt, der an einer Ebene senkrecht zur Hauptfläche des Substrats schneidet. Der Kühler weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Nebenrohr 13 auf, das so ausgebildet ist, dass es von einer Oberfläche des Hauptrohrs 11 vorsteht. Das Nebenrohr 13 ist so ausgebildet, dass es einen Querschnitt in der Form eines Berges hat. Das Nebenrohr 13 ist verjüngt, so dass es zum Substrat 1 hin für einen engeren Strömungsweg sorgt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Nebenrohr 13 so ausgebildet, dass es eine Endfläche hat, die im Wesentlichen parallel zum Substrat 1 verläuft. 8th is a general section of the radiator in this embodiment. 8th is a general section that is perpendicular to a plane Main surface of the substrate cuts. The cooler has a side pipe in this embodiment 13 on, which is designed so that it from a surface of the main pipe 11 protrudes. The secondary pipe 13 is designed to have a cross section in the shape of a mountain. The secondary pipe 13 is tapered, making it the substrate 1 provides for a narrower flow path. In this embodiment, the secondary pipe 13 is formed so that it has an end surface substantially parallel to the substrate 1 runs.

Der Kühler weist in diesem Ausführungsbeispiel ein Plattenbauteil 4 auf. Das Plattenbauteil 4 hat einen Ausschnitt 4a. Der Ausschnitt 4a ist so ausgebildet, dass er entlang der Geometrie des Nebenrohrs 13 geneigt ist. Der Ausschnitt 4a ist so geneigt, dass er zum Substrat 1 hin einen engeren Querschnitt hat. Der Ausschnitt 4a ist so ausgebildet, dass das Plattenbauteil 4 vom Nebenrohr 13 beabstandet ist.The cooler has a plate component in this embodiment 4 on. The plate component 4 has a section 4a , The cutout 4a is designed so that it fits along the geometry of the secondary pipe 13 is inclined. The cutout 4a is so inclined that he becomes the substrate 1 has a narrower cross section. The cutout 4a is formed so that the plate member 4 from the secondary pipe 13 is spaced.

Das zweite Kühlmittel, das wie durch den Pfeil 52 angegeben einströmt, wird in diesem Ausführungsbeispiel, wie durch den Pfeil 55 angegeben ist, vom Nebenrohr 13 abgegeben. Das Nebenrohr 13, das verjüngt ist, ermöglicht es einem auftreffenden Düsenstrahl des zweiten Kühlmittels, sich problemlos mit dem ersten Kühlmittel zu vereinigen. Darüber hinaus kann das Nebenrohr auf verschiedene Weise verjüngt sein, um es zu erleichtern, den Druck und den Durchsatz des auftreffenden Düsenstrahls einzustellen.The second coolant, as indicated by the arrow 52 indicated flows in this embodiment, as indicated by the arrow 55 is specified, from the secondary pipe 13 issued. The secondary pipe 13 , which is tapered, allows an impinging jet of the second coolant to easily associate with the first coolant. In addition, the secondary tube may be tapered in various ways to facilitate adjusting the pressure and flow rate of the impinging jet.

Darüber hinaus kann das den zweiten Strömungsweg gestaltende Nebenrohr 13, das im Querschnitt gesehen verjüngt ist, dem ersten Kühlmittel des ersten Strömungswegs helfen, sich dem Substrat 1 zu nähern, und das zweite Kühlmittel, das auf das Substrat 1 getroffen ist, kann am Substrat 1 gesammelt werden. Dies ermöglicht es, dass das zweite Kühlmittel das Substrat 1 wirksamer kühlt. Darüber hinaus können das erste Kühlmittel und das zweite Kühlmittel in dem ersten Strömungsweg in verschiedenen Schichten strömen und somit dran gehindert werden, sich miteinander zu mischen. Es kann somit ein geringer Druckverlust erreicht werden.In addition, the second flow path forming secondary pipe 13 , which is tapered in cross-section, help the first coolant of the first flow path to the substrate 1 to approach, and the second coolant that is on the substrate 1 can hit, on the substrate 1 to be collected. This allows the second coolant to be the substrate 1 more effective cooling. Moreover, the first coolant and the second coolant in the first flow path may flow in different layers and thus be prevented from mixing with each other. It can thus be achieved a low pressure loss.

– Viertes Ausführungsbeispiel –Fourth Embodiment

Wie unter Bezugnahme auf die 9 und 10 erläutert wird, sieht die Erfindung in einem vierten Ausführungsbeispiel einen Kühler vor, wie er im Folgenden beschrieben wird. Der Kühler weist in diesem Ausführungsbeispiel die ersten Strömungsweg-Gestaltungsmittel und die zweiten Strömungsweg-Gestaltungsmittel und zusätzlich dritte Strömungsweg-Gestaltungsmittel auf. Genauer gesagt weist der Kühler in diesem Ausführungsbeispiel den ersten Strömungsweg und den zweiten Strömungsweg und zusätzlich einen dritten Strömungsweg auf. Der dritte Strömungsweg ist so ausgebildet, dass er mit dem zweiten Strömungsweg in Verbindung steht.As with reference to the 9 and 10 is explained, the invention provides in a fourth embodiment, a cooler, as will be described below. The radiator in this embodiment has the first flow path shaping means and the second flow path shaping means and, in addition, third flow path shaping means. More specifically, in this embodiment, the radiator has the first flow path and the second flow path and, in addition, a third flow path. The third flow path is formed so as to communicate with the second flow path.

9 ist ein erster allgemeiner Schnitt des Kühlers in diesem Ausführungsbeispiel. 9 ist ein allgemeiner Schnitt, der an einer Ebene parallel zur Hauptfläche des Substrats schneidet. 10 ist ein zweiter allgemeiner Schnitt des Kühlers in diesem Ausführungsbeispiel. 10 ist ein Schnitt entlang der Linie X-X in 9. 9 is a first general section of the radiator in this embodiment. 9 is a general section that intersects at a plane parallel to the major surface of the substrate. 10 is a second general section of the radiator in this embodiment. 10 is a section along the line XX in 9 ,

Wie unter Bezugnahme auf die 9 und 10 erläutert wird, weist der Kühler in diesem Ausführungsbeispiel dritte Strömungsweg-Gestaltungsmittel auf, um einen dritten Strömungsweg zum Abgeben eines durch den zweiten Strömungsweg strömenden Kühlmittels zu gestalten. Die dritten Strömungsweg-Gestaltungsmittel umfassen eine Trennwand 6. Die Trennwand 6 ist zwischen dem Hauptrohr 11 und dem Substrat 1 angeordnet. Die Trennwand liegt in der Form einer flachen Platte vor. Die Trennwand 6 ist so angeordnet, dass sie eine Hauptfläche hat, die im Wesentlichen parallel zu der hinteren Fläche des Substrats 1 verläuft. Die Trennwand 6 ist so angeordnet, dass sie den ersten Strömungsweg in zwei Strömungswege unterteilt.As with reference to the 9 and 10 is explained, the radiator in this embodiment, third flow path-shaping means to make a third flow path for discharging a flowing through the second flow path coolant. The third flow path shaping means comprises a partition wall 6 , The partition 6 is between the main pipe 11 and the substrate 1 arranged. The partition is in the form of a flat plate. The partition 6 is disposed so as to have a major surface substantially parallel to the rear surface of the substrate 1 runs. The partition 6 is arranged to divide the first flow path into two flow paths.

Das zweite Strömungsweg-Gestaltungsbauteil umfasst in diesem Ausführungsbeispiel ein Nebenrohr 14. Das Nebenrohr 14 durchdringt die Trennwand 6. Das Nebenrohr 14 hat in einem zwischen dem Substrat 1 und der Trennwand 6 liegenden Raum einen Düsenauslass. Das Nebenrohr 14 ist an der Trennwand 6 ohne einen Spalt befestigt. Genauer gesagt gibt es keinen Spalt zwischen dem Nebenrohr 14 und der Trennwand 6.The second flow path-shaping component comprises a secondary pipe in this embodiment 14 , The secondary pipe 14 penetrates the partition 6 , The secondary pipe 14 has in one between the substrate 1 and the partition 6 lying space a nozzle outlet. The secondary pipe 14 is on the partition 6 fastened without a gap. More precisely, there is no gap between the side pipe 14 and the partition 6 ,

Der Kühler weist in diesem Ausführungsbeispiel das Wärmeabgabebauteil auf, das durch ein Plattenbauteil 7 ausgeführt ist. Das Plattenbauteil 7 ist so ausgebildet, dass es die Trennwand 6 durchdringt. Das Plattenbauteil 7 hat einen Ausschnitt 7a. Der Ausschnitt 7a ist so ausgebildet, dass er in einer Ebene gesehen kreisförmig ist. Der Ausschnitt 7a ist entlang der Geometrie des Nebenrohrs 14 ausgebildet.The radiator in this embodiment has the heat dissipating member formed by a plate member 7 is executed. The plate component 7 is designed so that it is the dividing wall 6 penetrates. The plate component 7 has a section 7a , The cutout 7a is designed to be circular in one plane. The cutout 7a is along the geometry of the secondary pipe 14 educated.

In diesem Ausführungsbeispiel wird der erste Strömungsweg durch einen Raum definiert, der zwischen dem Hauptrohr 11 und der Trennwand 6 liegt. Darüber hinaus wird der dritte Strömungsweg durch einen Raum definiert, der zwischen dem Substrat 1 und der Trennwand 6 liegt. Das Hauptrohr 11 und das Nebenrohr 14 definieren den zweiten Strömungsweg.In this embodiment, the first flow path is defined by a space that is between the main pipe 11 and the partition 6 lies. In addition, the third flow path is defined by a space that exists between the substrate 1 and the partition 6 lies. The main pipe 11 and the side pipe 14 define the second flow path.

Die Kühlmittel-Versorgungseinrichtung ist in diesem Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass es ein Kühlmittel direkt dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg zuführt und es vermeidet, ein Kühlmittel direkt dem dritten Strömungsweg zuzuführen.The Coolant supply device is in this embodiment designed so that it is a coolant directly to the first Flow path and the second flow path supplies and avoids supplying a coolant directly to the third flow path.

Der erste Strömungsweg und der zweite Strömungsweg sind in diesem Ausführungsbeispiel voneinander isoliert. Das erste Kühlmittel kühlt das Plattenbauteil 7, während es, wie durch den Pfeil 51 angegeben ist, durch den ersten Strömungsweg weiterläuft. Das zweite Kühlmittel strömt durch den zweiten Strömungsweg und wird, wie durch den Pfeil 53 angegeben ist, aus dem Nebenrohr 14 ausgestoßen. Das zweite Kühlmittel bildet einen auftreffenden Düsenstrahl und kühlt dadurch die hintere Fläche des Substrats 1.The first flow path and the second flow path are isolated from each other in this embodiment. The first coolant cools the plate member 7 while, as by the arrow 51 is specified, continues through the first flow path. The second coolant flows through the second flow path and becomes, as indicated by the arrow 53 is specified, from the secondary pipe 14 pushed out. The second coolant forms an impinging jet and thereby cools the rear surface of the substrate 1 ,

Nachdem das zweite Kühlmittel auf das Substrat 1 getroffen ist, strömt das zweite Kühlmittel durch den dritten Strömungsweg. In dem dritten Strömungsweg strömt das Kühlmittel, wie durch den Pfeil 56 angegeben ist, zu einer Ablassöffnung. Das zweite Kühlmittel kühlt in dem dritten Strömungsweg, während es weiterläuft, das Substrat 1 und das Plattenbauteil 7. Der erste Weg ist vollständig vom zweiten und dritten Weg getrennt.After the second coolant to the substrate 1 is met, the second coolant flows through the third flow path. In the third flow path, the coolant flows as indicated by the arrow 56 is indicated, to a drain opening. The second coolant cools the substrate in the third flow path as it continues to run 1 and the plate component 7 , The first way is completely separated from the second and third way.

Der Kühler weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Weg, der ein Objekt durch einen auftreffenden Düsenstrahl kühlt, und einen Weg, der das Wärmeabgabebauteil kühlt, auf, die voneinander getrennt sind. Der Kühler ist so ausgebildet, dass er verhindert, dass sich das zweite Kühlmittel, das einen auftreffenden Düsenstrahl bildet, und das erste Kühlmittel, das das Wärmeabgabebauteil kühlt, miteinander mischen. Dies kann das Zusammentreffen des ersten Kühlmittels, das das Wärmeabgabebauteil kühlt, mit dem zweiten Kühlmittel, das den auftreffenden Düsenstrahl bildet, verringern oder verhindern, so dass dem auftreffenden Düsenstrahl ermöglicht wird, das Objekt wirksamer zu kühlen.Of the Radiator has a in this embodiment Way, which an object by an impinging jet cools, and a way that the heat dissipation component cool, on, which are separated from each other. The cooler is designed to prevent the second coolant, which forms an impinging jet, and the first one Coolant that cools the heat release component, mix with each other. This may be the coincidence of the first coolant, that cools the heat dissipation member, with the second Coolant that the impinging jet forms, reduce or prevent, allowing the impinging jet allows the object to be cooled more effectively.

Alternativ kann der Kühler in diesem Ausführungsbeispiel vermeiden, dass sich das erste Kühlmittel und das zweite Kühlmittel miteinander mischen. Zum Beispiel können das erste Kühlmittel und das zweite Kühlmittel jeweils verschiedene Kühlmittel sein. In diesem Fall kann die Kühlmittel-Versorgungseinrichtung eine Kühlmittel-Versorgungseinrichtung sein, die eine Umwälzeinrichtung für das erste Kühlmittel und eine für das zweite Kühlmittel, das sich vom ersten Kühlmittel unterscheidet, umfasst.alternative can the cooler in this embodiment Avoid getting the first coolant and the second Mix coolant together. For example, you can the first coolant and the second coolant each be different coolant. In this case can the coolant supply device is a coolant supply device, the one circulation device for the first coolant and one for the second coolant extending from the first coolant is different.

Darüber hinaus hat das Plattenbauteil in diesem Ausführungsbeispiel einen Ausschnitt, wobei der Ausschnitt entlang der Geometrie eines Nebenrohrs ausgebildet ist. Das Nebenrohr stößt das zweite Kühlmittel aus, das sich radial entlang der Geometrie des Nebenrohrs ausbreitet. Diese Gestaltung kann verhindern, dass das Plattenbauteil das zweite Kühlmittel maßgeblich am Ausbreiten hindert.About that In addition, the plate member has in this embodiment a section, the section along the geometry of a Secondary tube is formed. The secondary pipe comes off the second coolant extending radially along the Geometry of the secondary pipe spreads. This design can prevent that the plate component, the second coolant decisively prevents it from spreading.

Die Erfindung kann also einen Kühler zur Verfügung stellen, der für eine hervorragende Leistung sorgt, um einen Stromrichter zu kühlen.The Invention can therefore use a cooler available which ensures excellent performance to cool a power converter.

In den oben beschriebenen Figuren sind gleiche oder ähnliche Abschnitte gleich bezeichnet.In The figures described above are the same or similar Sections identically labeled.

Es versteht sich, dass die hier offenbarten Ausführungsbeispiele der Veranschaulichung dienen und keinesfalls einschränkend sind. Der Schutzumfang der Erfindung wird eher durch den Wortlaut der Ansprüche als durch die obige Beschreibung definiert und soll sämtliche Abwandlungen innerhalb des Schutzumfangs und äquivalente Bedeutungen des Wortlauts der Ansprüche einschließen.It it is understood that the embodiments disclosed herein to serve the illustration and not restrictive are. The scope of the invention will be better understood by the text of the claims as defined by the above description and is intended to be all modifications within the scope of protection and equivalent meanings of the wording of the claims lock in.

Gewerbliche AnwendbarkeitIndustrial Applicability

Die Erfindung ist bei einem Kühler einsetzbar. Sie lässt sich insbesondere auf vorteilhafte Weise bei einem Kühler für einen Stromrichter einsetzen.The Invention can be used in a cooler. She lets in particular advantageously in a cooler for a power converter.

ZusammenfassungSummary

Ein Kühler weist ein Substrat (1), um darauf ein Halbleiterbauelement (21) anzuordnen, ein Plattenbauteil (2), das an einer hinteren Fläche des Substrats (1) befestigt ist, ein Hauptrohr (11) und ein Nebenrohr (12) auf. Ein zwischen dem Substrat (1) und dem Hauptrohr (11) liegender Raum definiert einen ersten Strömungsweg für ein Kühlmittel. Das Hauptrohr (11) und das Nebenrohr (12) gestalten einen zweiten Strömungsweg für ein Kühlmittel. Das Nebenrohr (12) ist so positioniert, dass es ein Kühlmittel zu einem Bereich hin ausstößt, der entgegengesetzt zu dem ist, in dem das Halbleiterbauelement (21) angeordnet ist. Der zweite Strömungsweg ist von dem ersten Strömungsweg getrennt.A cooler has a substrate ( 1 ) to a semiconductor device ( 21 ), a plate component ( 2 ) located on a rear surface of the substrate ( 1 ), a main pipe ( 11 ) and a secondary pipe ( 12 ) on. One between the substrate ( 1 ) and the main pipe ( 11 ) defines a first flow path for a coolant. The main pipe ( 11 ) and the side pipe ( 12 ) configure a second flow path for a coolant. The secondary pipe ( 12 ) is positioned so as to expel a coolant toward an area opposite to that in which the semiconductor device (10) 21 ) is arranged. The second flow path is separated from the first flow path.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- JP 2-100350 A [0006]
- JP 5-3274 A [0007]
- JP 6-112385 A [0008]
JP-5-190716A [0009]

Claims

Cooler with: a substrate ( 1 ) for arranging a heat-generating element ( 21 ) on a surface of it; a heat release component ( 2 . 3 . 4 . 7 ) attached to another surface of the substrate ( 1 ) is attached; a first flow path design part ( 1 . 6 . 11a ), which forms a first flow path, which is designed so that it allows a coolant, with the heat-emitting component ( 2 . 3 . 4 . 7 ) to get in touch; and a second flow path design part (FIG. 11 . 11a . 11b . 12 - 14 ) that configures a second flow path that is configured to eject a coolant toward the other surface at a portion opposite to an area where the heat generating element (14) is located. 21 ), wherein the second flow path is separated from the first flow path.

Radiator according to claim 1, wherein the heat release component ( 2 . 3 . 4 . 7 ) a plate component ( 2 . 4 . 7 ) and / or a rod component ( 3 ).

A cooler according to claim 1, wherein: the heat release member (10) 2 . 3 . 4 . 7 ) surrounds the region opposite to the region where the heat-generating element ( 21 ) is arranged; the second flow path design part (FIG. 11 . 11a . 11b . 12 - 14 ) a main pipe ( 11 . 11a . 11b ) coming from the other surface of the substrate ( 1 ) and a secondary pipe ( 12 - 14 ) extending from the main pipe ( 11 . 11a . 11b ) to the substrate ( 1 ) projecting; the secondary pipe ( 12 - 14 ) opposite to the region of the substrate ( 1 ) in which the heat-generating element ( 21 ) is arranged; and the first flow path enclosing a space between the main pipe ( 11 . 11a . 11b ) and the substrate ( 1 ) lies.

Radiator according to claim 3, wherein: the secondary pipe ( 12 ) an end surface ( 12a ), which is the substrate ( 1 ) is opposite; and the end face ( 12a ) is inclined to move in a direction in which the coolant along the first flow path-shaping member (16) 1 . 11 . 11a . 11b ) flows to provide a larger flow path.

Radiator according to claim 3, wherein the secondary pipe ( 13 ) is tapered so that it becomes the substrate ( 1 ) is narrower.

A cooler according to claim 3, further comprising a third flow path shaping member (10). 1 . 6 ) for discharging the coolant flowing through the second flow path, wherein: the third flow path shaping member (10) 1 . 6 ) a partition wall ( 6 ) between the main pipe ( 11 . 11a . 11b ) and the substrate ( 1 ); the secondary pipe ( 14 ) the partition ( 6 penetrates); and the secondary pipe ( 14 ) on the partition ( 6 ) is attached without a gap.

A cooler according to claim 1, wherein said one surface of said substrate ( 1 ) in either a vertical direction or a direction inclined from the vertical direction.

A cooler according to claim 1, wherein said one surface of said substrate ( 1 ) points downwards in a vertical direction.

Cooler with: a substrate ( 1 ) for arranging a heat-generating element ( 21 ) on a surface of it; a heat release component ( 2 . 3 . 4 . 7 ) attached to another surface of the substrate ( 1 ) is attached; first flow path designating means ( 1 . 6 . 11a ) for designing a first flow path that is adapted to allow a coolant, with the heat dissipation component ( 2 . 3 . 4 . 7 ) to get in touch; and second flow path designating means ( 11 . 11a . 11b . 12 - 14 ) for configuring a second flow path configured to discharge a coolant toward the other surface at a region opposite to an area where the heat generating element (12) 21 ), wherein the second flow path is separated from the first flow path.

Radiator according to claim 9, wherein the heat release component ( 2 . 3 . 4 . 7 ) a plate component ( 2 . 4 . 7 ) and / or a rod component ( 3 ).

A cooler according to claim 9, wherein: the heat release member (10) 2 . 3 . 4 . 7 ) surrounds the region opposite to the region where the heat-generating element ( 21 ) is arranged; the second flow path shaping means ( 11 . 11a . 11b . 12 - 14 ) a main pipe ( 11 . 11a . 11b ) coming from the other surface of the substrate ( 1 ) and a secondary pipe ( 12 - 14 ) extending from the main pipe ( 11 . 11a . 11b ) to the substrate ( 1 ) projecting; the secondary pipe ( 12 - 14 ) opposite to the region of the substrate ( 1 ) in which the heat-generating element ( 21 ) is arranged; and the first flow path enclosing a space between the main pipe ( 11 . 11a . 11b ) and the substrate ( 1 ) lies.

A cooler according to claim 11, wherein: the secondary pipe ( 12 ) an end surface ( 12a ), which is the substrate ( 1 ) is opposite; and the end face ( 12a ) is inclined to move in a direction in which the coolant along the first flow path-shaping means ( 1 . 11 . 11a . 11b ) flows to provide a larger flow path.

Radiator according to claim 11, wherein the secondary pipe ( 13 ) is tapered so that it becomes the substrate ( 1 ) is narrower.

A cooler according to claim 11, further comprising third flow path designating means (10). 1 . 6 ) for discharging the refrigerant flowing through the second flow path, wherein: the third flow path shaping means (FIG. 1 . 6 ) a partition wall ( 6 ) between the main pipe ( 11 . 11a . 11b ) and the substrate ( 1 ); the secondary pipe ( 14 ) the partition ( 6 penetrates); and the secondary pipe ( 14 ) on the partition ( 6 ) is attached without a gap.

A cooler according to claim 9, wherein said one surface of said substrate ( 1 ) in either a vertical direction or a direction inclined from the vertical direction.

A cooler according to claim 9, wherein said one surface of said substrate ( 1 ) points downwards in a vertical direction.