JP2006019477A - インテリジェント・パワー・モジュールの冷却構造 - Google Patents
インテリジェント・パワー・モジュールの冷却構造 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006019477A JP2006019477A JP2004195343A JP2004195343A JP2006019477A JP 2006019477 A JP2006019477 A JP 2006019477A JP 2004195343 A JP2004195343 A JP 2004195343A JP 2004195343 A JP2004195343 A JP 2004195343A JP 2006019477 A JP2006019477 A JP 2006019477A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling
- power module
- intelligent power
- ipm
- cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
【課題】 加工コストを増加させることなく放熱性を確保可能なIPMの冷却構造を提供する。
【解決手段】 ケース10表面にIPM1(インテリジェント・パワー・モジュール)を取付ける取付部12を備え且つケース10内部に冷却媒体を循環させる冷媒通路11を備える冷却部2のケース10を貫通してIPM1を取付ける取付部12に開口し且つ冷媒通路11に連通するシリンダ3を設け、このシリンダ3内に液密状態で摺動可能に高い熱伝導性材製の冷却ベース4を挿入し、冷却部2の取付部12に固定したIPM1の放熱板5にシリンダ3内の冷却ベース4の外側面4Aを密着させた。
【選択図】 図1
【解決手段】 ケース10表面にIPM1(インテリジェント・パワー・モジュール)を取付ける取付部12を備え且つケース10内部に冷却媒体を循環させる冷媒通路11を備える冷却部2のケース10を貫通してIPM1を取付ける取付部12に開口し且つ冷媒通路11に連通するシリンダ3を設け、このシリンダ3内に液密状態で摺動可能に高い熱伝導性材製の冷却ベース4を挿入し、冷却部2の取付部12に固定したIPM1の放熱板5にシリンダ3内の冷却ベース4の外側面4Aを密着させた。
【選択図】 図1
Description
本発明は、IGBTやダイオード等の電力変換を行うパワー素子によりインバータ回路を構成するパワー素子部と、インバータ回路を制御駆動するドライブ回路、保護回路、およびこれらを統括制御する制御回路と、を一つのパッケージに内蔵したインテリジェント・パワー・モジュール(以下、IPMという)の冷却構造に関するものである。
従来からIPMを冷却するため、IPMの放熱板を冷却部に密着させる冷却方法が知られている(特許文献1参照)。
これは、IPMの放熱板を、例えば、放熱フィン、放熱板、または内部に冷却水を巡回させた冷却器等から構成した冷却部に密着させ、この密着部を経由させてIPMのパワー素子部から冷却部へ放熱するようにしている。
特開平8−51743号公報
しかしながら、上記従来例では、IPMの放熱板と冷却部側IPM取付部とを隙間なく密着させるために、冷却部側IPM取付部を広範囲に平面加工する必要があり、この平面加工には高い平面精度および面粗度が要求され、加工コストを増加させる不具合があった。
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、加工コストを増加させることなく放熱性を確保可能なIPMの冷却構造を提供することを目的とする。
本発明は、ケース表面にIPM(インテリジェント・パワー・モジュール)を取付ける取付部を備え且つケース内部に冷却媒体を循環させる冷媒通路を備える冷却部と、前記冷却部のケースを貫通してIPMを取付ける取付部に開口し且つ冷媒通路に連通するシリンダと、前記シリンダ内に液密状態で摺動可能に挿入された高い熱伝導性材製の冷却ベースと、を備え、前記冷却部の取付部に固定したIPMの放熱板に前記シリンダ内の冷却ベースの外側面を密着させ、冷却ベースを介してIPMの放熱板と冷却媒体との間で熱交換を行わせるようにした。
したがって、本発明では、ケース表面にIPM(インテリジェント・パワー・モジュール)を取付ける取付部を備え且つケース内部に冷却媒体を循環させる冷媒通路を備える冷却部のケースを貫通してIPMを取付ける取付部に開口し且つ冷媒通路に連通するシリンダを設け、このシリンダ内に液密状態で摺動可能に高い熱伝導性材製の冷却ベースを挿入し、冷却部の取付部に固定したIPMの放熱板にシリンダ内の冷却ベースの外側面を密着させるため、IPMの放熱板は密着した冷却ベースを介して冷却媒体へ効果的に放熱させることができる。
しかも、冷却ベースの外側面の平面加工は、その平面精度および面粗度を良好に仕上げする必要があるが、冷却部の表面加工に比較して小型の冷却ベース単独での平面加工であり、容易に且つ安価に加工することができ、IPM放熱板への密着性を高めることができ、また、冷却ベースはシリンダ内で摺動自在に可動できるものであるため、IPM放熱板に対して外側面を倣わせてより一層密着させることができ、密着により放熱効果を向上させることができる。
以下、本発明のIPMの冷却構造を一実施形態に基づいて説明する。
図1〜図3は、本発明を適用したIPMの冷却構造の第1実施形態を示し、図1は第1実施例のIPMの冷却構造の断面図、図2は第2実施例のIPMの冷却構造の断面図、図3は第3実施例のIPMの冷却構造の断面図である。
図1において、第1実施例のIPMの冷却構造は、ケース10の内部に冷却媒体を循環させる冷媒通路11を備える冷却部2と、IPM1を取付ける取付部12において冷却部2のケース10を貫通させて冷媒通路11を開口させるシリンダ3と、シリンダ3内に摺動可能に挿入された冷却ベース4と、を備える。
前記冷却部2は、ケース10内に冷却媒体を循環させる冷媒通路11を備え、少なくとも一方のケース10表面をIPM1を取付ける取付部12に構成して、IPM1の金属等からなる放熱板5の少なくとも周縁部分を前記取付部12に接触させた状態でねじ13により固定可能としている。前記IPM1の放熱板5に接触する取付部12の一部には、取付部12から取付面に直交して冷媒通路11に連通するようケース10を貫通させて設けたシリンダ3を備える。シリンダ3の開口形状としては、例えば、円形、三角形、四角形、多角形若しくは楕円等の任意の形状とすることができる。また、シリンダ3を開口させる位置および大きさは、対象とするIPM1の主な発熱部分であるパワー素子、例えば、IGBTおよびフリーホイールダイオードが配列されている領域をカバーする範囲とする。すなわち、対象とするIPM1に応じて、シリンダ3を開口させる位置および大きさが設定される。
前記シリンダ3には、熱伝導性の優れた材料より形成した冷却ベース4がシリンダ3の軸方向に摺動可能に挿入されている。冷却ベース4の周縁とシリンダ3の内壁との間には、微小な隙間を備え、冷却ベース4の周縁に設けた周溝にシールリング14の内周部を保持させ、シールリング14の外周部をシリンダ3内壁に摺接させて、シリンダ3内壁と冷却ベース4との間の隙間から冷媒通路11の冷却媒体が外部に洩れ出すの防止するようにしている。そして、前記冷却ベース4は冷媒通路11を流通する冷却媒体の圧力を受けてケース10外方に付勢され、シリンダ3内壁をシールリング14を介して摺動移動して、その外側面4AをIPM1の放熱板5に密着させるようにしている。
この場合においては、両者の密着時に、冷却ベース4の外側面4AとIPM1の放熱板5の面とが平行な状態となっていなくとも、冷却ベース4は前記内圧により、シールリング14のシリンダ3への接触位置を部分的に変化させて姿勢変化されて、外側面4Aを放熱板5の面に密着させる密着状態となる。なお、冷却ベース4の外側面4Aの平面精度および面粗度は、予め平面加工により良好に仕上げする必要があるが、冷却ベース4単独での平面加工であり、容易に且つ安価に加工することができる。また、シールリング14は、図示例のように、一本であってもよいが、二本以上のシールリングを多重に配置するものであってもよく、この場合には、冷却媒体の洩れを確実に抑制可能とできる。
前記冷却ベース4の冷媒通路11の冷却媒体と接する内側面4Bには、複数のフィン6を一体に備えている。複数のフィン6は、冷却媒体との接触面積を増加させて、冷却ベース4と冷却媒体との間の熱交換を促進させる。この場合において、フィン6を配列する方向は、フィン6の長手方向に冷却媒体が流れるように、予めフィン6の配列方向を設定して冷却ベース4に配列するようにする。このようにすることで、フィン6は冷却媒体の流れに対して抵抗とならず、冷却媒体の流速を増加できるため、フィン6に接触する冷却媒体量を増加でき、フィン6と冷却媒体との間での熱交換量を増加できる。
前記冷却ベース4の周縁形状が円形である場合には、冷却ベース4が回転することによりフィン6の配列方向が変化することのないように、冷却ベース4に回り止めを施す必要があり、この回り止めはシリンダ3と冷却ベース4周縁部との間で行うことも可能であるが、フィン6を冷媒通路11若しくは冷媒通路11中に設けた突起、例えば、図示しないが、冷却媒体の流れ方向に沿って薄い突起を冷媒通路11中に固定して配置し、この突起にフィン6の一部を係合させることにより回り止めとしてもよい。勿論、冷却ベース4が三角形〜多角形である場合や楕円形である場合には、上記のような回り止め手段を設けることなく冷却ベース4を回り止めすることができる。なお、図示しないが、冷却ベース4の冷却媒体と接する内側面4Bと冷却媒体との熱交換を促進する手段として、フィン6を配置することに代えて、複数の冷却溝を設けるようにしてもよい。その場合においても、冷却溝の方向は冷却媒体の流れ方向に一致させるようにする。
図2に示す第2実施例のIPMの冷却構造においては、第1実施例のIPMの冷却構造とほとんど同じ構成であるが、冷却ベース4をIPM1の放熱板5に付勢する手段として、冷却媒体の圧力に加えて、冷却ベース4と冷媒通路11の壁面とに着座するばね7によっても冷却ベース4を放熱板5側に付勢するようにしたものである。このように、冷却ベース4を放熱板5側に付勢するばね7を付加することにより、冷却媒体の圧力が低い場合であっても、冷却ベース4と放熱板5との密着を良好とでき、放熱板5から冷却ベース4への放熱状態を良好とできる。図示例では、ばね7は冷却ベース4の内側面4Bに着座するものについて説明しているが、図示しないが、フィン6先端と冷媒通路11の壁面との間で冷却ベース4を放熱板5側に付勢するものであれば、どのようなばねであってもよい。
図3に示す第3実施例においては、複数のIPMを備える場合のIPMの冷却構造を示し、冷媒通路11を備える冷却部2を縦型に複数配列し、冷却部2同士の対向する取付面12に放熱板5を夫々固定してIPM1を背中合わせに配置している。IPM1の背中合わせに対向した部位に配置したボルト端子はIPMの電力端子であり、複数の細い端子は信号端子である。
前記冷却部2の取付面12から冷媒通路11に向けて夫々シリンダ3が開口され、夫々のシリンダ3内に冷却ベース4をシールリング14を介して摺動自在に収容している。冷却ベース4は夫々冷却媒体の圧力により互いに近寄る方向である外方へ付勢され、その外側面4AをIPM1の放熱板5に密着させている。冷却ベース4の冷却媒体と接する部分には冷却フィン6が配置され、冷却媒体との熱交換を促進するよう構成している。この例では、冷却フィン6が図の上下方向に沿って配列されているため、冷却媒体は図中上下方向に流通するよう構成している。なお、図示しないが、冷却フィン6を図の紙面に直交する方向に配列することもでき、その場合には、冷却媒体を図中の紙面に直交する方向に流すようにする。
この構成のIPMの冷却構造においては、IPM1を冷却部2の縦壁に固定しているため、複数のIPM1を少ないスペースに配置することができ、その集積度を向上させることができる。
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
(ア)ケース10表面にIPM1(インテリジェント・パワー・モジュール)を取付ける取付部12を備え且つケース10内部に冷却媒体を循環させる冷媒通路11を備える冷却部2のケース10を貫通してIPM1を取付ける取付部12に開口し且つ冷媒通路11に連通するシリンダ3を設け、このシリンダ3内に液密状態で摺動可能に高い熱伝導性材製の冷却ベース4を挿入し、冷却部2の取付部12に固定したIPM1の放熱板5にシリンダ3内の冷却ベース4の外側面4Aを密着させるため、IPM1の放熱板5は密着した冷却ベース4を介して冷却媒体へ効果的に放熱させることができる。
しかも、冷却ベース4の外側面4Aの平面加工は、その平面精度および面粗度を良好に仕上げする必要があるが、冷却部2の表面加工に比較して小型の冷却ベース4単独での平面加工であり、容易に且つ安価に加工することができ、IPM1の放熱板5への密着性を高めることができ、また、冷却ベース4はシリンダ3内で摺動自在に可動できるものであるため、IPM1の放熱板5に対して外側面4Aを倣わせてより一層密着させることができ、密着により放熱効果を向上させることができる。
(イ)冷却ベース4は、シリンダ3に対してシールリング14を介して液密状態で摺動可能であるため、冷却媒体の洩れを抑制しつつ、外側面4AをIPM1の放熱板5に沿わせて密着させるよう冷却ベース4を傾けることが容易となり、IPM1の放熱板5よりの熱を冷却媒体へより一層伝熱させて放熱させることができる。
(ウ)冷却ベース4は、冷却媒体と接する内側面4Bに複数の冷却フィン6若しくは複数の冷却溝を備え、これら複数の冷却フィン6若しくは複数の冷却溝を介して冷却媒体と接触するため、放熱面積を増大でき、IPM1の冷却性能を向上させることができる。
(エ)複数の冷却フィン6若しくは複数の冷却溝を、冷却フィン6の長手方向若しくは冷却溝の長手方向に沿って冷媒通路11の冷却媒体が流れるように配列させると、冷却媒体の流れを阻害することがなく、放熱フィン6若しくは放熱溝に接触する冷却媒体の流量を増加できて、冷却媒体への放熱量を増大できる。
(オ)冷却ベース4を、冷却媒体の圧力および/または冷媒通路11に配置したばね7によりIPM1の放熱板5に密着するよう付勢することにより、IPM1の放熱板5への密着性が向上でき、IPM1の放熱板5よりの熱を冷却媒体へより一層伝熱させて放熱させることができる。
1 インテリジェント・パワー・モジュール、IPM
2 冷却部
3 シリンダ
4 冷却ベース
4A 外側面
4B 内側面
5 放熱板
6 冷却フィン
7 ばね
10 ケース
11 冷媒通路
12 取付部
14 シールリング
2 冷却部
3 シリンダ
4 冷却ベース
4A 外側面
4B 内側面
5 放熱板
6 冷却フィン
7 ばね
10 ケース
11 冷媒通路
12 取付部
14 シールリング
Claims (5)
- ケース表面にインテリジェント・パワー・モジュールを取付ける取付部を備えると共にケース内部に冷却媒体を循環させる冷媒通路を備える冷却部と、
前記冷却部のケースを貫通してインテリジェント・パワー・モジュールを取付ける取付部に開口させ且つ冷媒通路に連通するシリンダと、
前記シリンダ内に液密状態で摺動可能に挿入された高い熱伝導性材製の冷却ベースと、を備え、
前記冷却部の取付部に固定したインテリジェント・パワー・モジュールの放熱板に前記シリンダ内の冷却ベースの外側面を密着させ、冷却ベースを介してインテリジェント・パワー・モジュールの放熱板と冷却媒体との間で熱交換を行わせることを特徴とするインテリジェント・パワー・モジュールの冷却構造。 - 前記冷却ベースは、シリンダに対してシールリングを介して液密状態で摺動可能であることを特徴とする請求項1に記載のインテリジェント・パワー・モジュールの冷却構造。
- 前記冷却ベースは、冷却媒体と接する内側面に複数の冷却フィン若しくは複数の冷却溝を備え、これら複数の冷却フィン若しくは複数の冷却溝を介して冷却媒体と接触することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のインテリジェント・パワー・モジュールの冷却構造。
- 前記複数の冷却フィン若しくは複数の冷却溝は、冷却フィンの長手方向若しくは冷却溝の長手方向に沿って冷媒通路の冷却媒体が流れるように配列させていることを特徴とする請求項3に記載のインテリジェント・パワー・モジュールの冷却構造。
- 前記冷却ベースは、冷却媒体の圧力および/または冷媒通路に配置したばねによりインテリジェント・パワー・モジュールの放熱板に密着するよう付勢されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一つに記載のインテリジェント・パワー・モジュールの冷却構造。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004195343A JP2006019477A (ja) | 2004-07-01 | 2004-07-01 | インテリジェント・パワー・モジュールの冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004195343A JP2006019477A (ja) | 2004-07-01 | 2004-07-01 | インテリジェント・パワー・モジュールの冷却構造 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006019477A true JP2006019477A (ja) | 2006-01-19 |
Family
ID=35793459
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004195343A Pending JP2006019477A (ja) | 2004-07-01 | 2004-07-01 | インテリジェント・パワー・モジュールの冷却構造 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006019477A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100794598B1 (ko) | 2006-08-22 | 2008-01-14 | 삼성전자주식회사 | 세탁기 및 그 제어 방법 |
JP2009022107A (ja) * | 2007-07-12 | 2009-01-29 | Toshiba Corp | 液冷式電力変換装置 |
CN103106987A (zh) * | 2011-11-14 | 2013-05-15 | 科瑞索电阻器有限公司 | 液体冷却式电阻器装置 |
-
2004
- 2004-07-01 JP JP2004195343A patent/JP2006019477A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100794598B1 (ko) | 2006-08-22 | 2008-01-14 | 삼성전자주식회사 | 세탁기 및 그 제어 방법 |
JP2009022107A (ja) * | 2007-07-12 | 2009-01-29 | Toshiba Corp | 液冷式電力変換装置 |
CN103106987A (zh) * | 2011-11-14 | 2013-05-15 | 科瑞索电阻器有限公司 | 液体冷却式电阻器装置 |
KR20130054190A (ko) * | 2011-11-14 | 2013-05-24 | 크레쌀 레지스터스 리미티드 | 액랭식 저항 장치 |
JP2013106046A (ja) * | 2011-11-14 | 2013-05-30 | Cressal Resistors Ltd | 液冷抵抗装置 |
KR101912414B1 (ko) * | 2011-11-14 | 2018-10-26 | 크레쌀 레지스터스 리미티드 | 액랭식 저항 장치 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7487824B2 (en) | Liquid cooling device | |
JP2008300158A (ja) | 光源基板、光源装置および光源冷却システム | |
US20090205810A1 (en) | Liquid cooling device | |
JP2016225530A (ja) | 液冷式冷却装置 | |
CN112992813A (zh) | 散热装置 | |
KR20180028109A (ko) | 전력용 반도체의 냉각 모듈 | |
KR101325569B1 (ko) | 공냉식과 수냉식으로 열을 방열시켜 주는 방열싱크 어셈블리 | |
TW201213760A (en) | Heat dissipation device with multiple heat pipes | |
US10426058B2 (en) | Cold plate assembly for electrical cabinet | |
CN113892172A (zh) | 半导体装置 | |
JP2006019477A (ja) | インテリジェント・パワー・モジュールの冷却構造 | |
JP2008206252A (ja) | 半導体電力変換装置 | |
JP2005033140A (ja) | 半導体装置 | |
CN213367586U (zh) | 驱动一体机 | |
WO2019242697A1 (zh) | 具有温度梯度的一体式散热器 | |
TWM582155U (zh) | Water cooling device | |
US20220246493A1 (en) | Water-cooling device with composite heat-dissipating structure | |
JP2015065310A (ja) | シール部材、冷却装置及び半導体装置 | |
KR101291268B1 (ko) | 히트싱크 조립체 | |
JP2021068844A (ja) | 半導体装置 | |
JP2020088090A (ja) | 電力変換装置用冷却装置 | |
CN215773958U (zh) | 电机控制器及车辆 | |
WO2022181629A1 (ja) | 熱伝導部材、熱交換装置 | |
JP7309080B2 (ja) | 半導体装置 | |
JP2008311467A (ja) | パワーモジュール |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070627 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20090826 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20090908 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100112 |