JP2012054444A - Connector - Google Patents
Connector Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012054444A JP2012054444A JP2010196500A JP2010196500A JP2012054444A JP 2012054444 A JP2012054444 A JP 2012054444A JP 2010196500 A JP2010196500 A JP 2010196500A JP 2010196500 A JP2010196500 A JP 2010196500A JP 2012054444 A JP2012054444 A JP 2012054444A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- side wall
- inlet
- outlet
- connection device
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体冷却装置の冷媒流路を接続する接続装置の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a connection device that connects refrigerant flow paths of a semiconductor cooling device.
近年、電気自動車やハイブリッド車両のような電動車両が多く用いられるようになって来ている。このような電動車両では、駆動用のモータへの電流を制御するパワーモジュールが用いられている。パワーモジュールはIGBTやスイッチングトランジスタのような発熱するスイッチチング素子を用いているので、スイッチング素子の温度を所定の温度以下となるように冷却する冷却装置が取り付けられている。 In recent years, electric vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles have been widely used. In such an electric vehicle, a power module that controls a current to a driving motor is used. Since the power module uses a switching element that generates heat, such as an IGBT or a switching transistor, a cooling device that cools the temperature of the switching element to a predetermined temperature or less is attached.
パワーモジュールの一例をあげると、窒化アルミニウム(AlN)板や純アルミニウム板の積層体からなる絶縁基板の一側面にIGBTやスイッチングトランジスタのような半導体素子がはんだ付けされ、絶縁基板の他側面には絶縁基板を介して半導体素子からの熱を放熱するための冷却装置がはんだ付けもしくは接着剤にて接合されている。この冷却器は冷水等の冷媒を還流させる機能を備えたものである。そして、これらがプラスチック等の樹脂素材のハウジング内に収容され、封止樹脂にてポッティングされてパワーモジュールが形成されている。 As an example of a power module, a semiconductor element such as an IGBT or a switching transistor is soldered on one side of an insulating substrate made of a laminate of an aluminum nitride (AlN) plate or a pure aluminum plate, and on the other side of the insulating substrate. A cooling device for radiating heat from the semiconductor element through the insulating substrate is joined by soldering or an adhesive. This cooler has a function of circulating a coolant such as cold water. And these are accommodated in the housing of resin materials, such as a plastic, and are potted with sealing resin, and the power module is formed.
近年は、半導体素子によって大電力をスイッチングするので半導体素子からの発熱量が多くなることから、半導体素子を両面から冷却する両面冷却式の冷却装置が用いられることが多い。この冷却装置は、半導体素子の下側の面を冷却する第1の冷却器と半導体素子の上側の面を冷却する第2の冷却器の2つの冷却器とを備え、第1、第2の冷却器は接続パイプで接続され、ラジェータで冷却された冷媒は、第1の冷却器に流入して半導体素子の下側の面を冷却した後、接続パイプによって第2の冷却器に流れて半導体素子の上側の面を冷却するように構成されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, since a large amount of power is switched by a semiconductor element and the amount of heat generated from the semiconductor element increases, a double-sided cooling type cooling device that cools the semiconductor element from both sides is often used. The cooling device includes two coolers, a first cooler that cools the lower surface of the semiconductor element and a second cooler that cools the upper surface of the semiconductor element. The cooler is connected by a connection pipe, and the refrigerant cooled by the radiator flows into the first cooler and cools the lower surface of the semiconductor element, and then flows to the second cooler by the connection pipe and flows into the semiconductor. The upper surface of the element is configured to be cooled (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載されているように、この第1、第2の冷却器を接続する接続パイプは、円形の流路断面の単純な180度エルボが用いられている場合が多い。また、半導体素子を冷却する冷却器は厚さが薄いものが多く、冷媒を冷却器に流入させる部分に流路を直角方向に変更する90度エルボが用いられることもある(例えば、特許文献2参照)。 As described in Patent Document 1, the connection pipe connecting the first and second coolers often uses a simple 180-degree elbow having a circular channel cross section. In addition, many coolers for cooling semiconductor elements are thin, and a 90-degree elbow that changes the flow path in a direction perpendicular to the portion where the refrigerant flows into the cooler may be used (for example, Patent Document 2). reference).
一方、電動車両、ハイブリッド車両では、効率の改善が求められている。半導体素子の冷却に必要な動力を低減することも効率の改善につながる。しかし、半導体素子を上下二面から冷却する半導体冷却装置では冷媒の流れる流路の距離が長くなると共に、上記の第1の流路から第2の流路に向かって冷媒の流れを折り返すので流路抵抗が増加し、半導体素子の冷却に必要な動力が大きくなり、全体の効率が低下してしまう。 On the other hand, improvement in efficiency is required for electric vehicles and hybrid vehicles. Reducing the power required for cooling the semiconductor element also leads to improved efficiency. However, in the semiconductor cooling apparatus that cools the semiconductor element from the upper and lower surfaces, the distance of the flow path through which the refrigerant flows is increased, and the flow of the refrigerant is folded back from the first flow path toward the second flow path. The road resistance increases, the power required for cooling the semiconductor elements increases, and the overall efficiency decreases.
本発明は、半導体素子の冷却装置の流路抵抗を低減することを目的とする。 An object of this invention is to reduce the flow-path resistance of the cooling device of a semiconductor element.
本発明の接続装置は、半導体素子の冷却装置の冷媒流路を接続する折り返し形の接続装置であって、冷媒入口部と、前記冷媒入口部と略同じ方向に向かって略平行に延びる冷媒出口部と、前記冷媒入口部と前記冷媒出口部とが接続され、前記冷媒入口部と前記冷媒出口部の延びる方向と反対方向に凸となるように湾曲する曲がり管と、を備え、前記曲がり管の少なくとも一部は、背側壁と腹側壁との間の間隔が背側壁または腹側壁に隣接する両側壁の間隔よりも狭い扁平形状であること、を特徴とする。 The connection device according to the present invention is a folded connection device for connecting a refrigerant flow path of a cooling device for a semiconductor element, and includes a refrigerant inlet portion and a refrigerant outlet extending substantially in parallel in the same direction as the refrigerant inlet portion. And a bent pipe that is connected to the refrigerant inlet part and the refrigerant outlet part and curves so as to protrude in a direction opposite to a direction in which the refrigerant inlet part and the refrigerant outlet part extend, and the bent pipe At least a part of is characterized by having a flat shape in which the distance between the back side wall and the abdominal side wall is narrower than the distance between the back side wall or both side walls adjacent to the abdominal side wall.
本発明の接続装置において、前記曲がり管の前記冷媒入口部又は前記冷媒出口部が接続される端部側の背側壁と腹側壁との間の間隔は、前記曲がり管の中央部の背側壁と腹側壁との間の間隔よりも長いこと、としても好適であるし、前記曲がり管は、扁平形状の前記中央部と、前記中央部から前記冷媒入口部が設けられている入口側端部に向かって扁平度が小さくなる入口接続部と、前記中央部から前記冷媒出口部が設けられている出口側端部に向かって扁平度が小さくなる出口接続部とを有すること、としても好適である。 In the connection device of the present invention, the distance between the back side wall and the abdominal side wall on the end side to which the refrigerant inlet portion or the refrigerant outlet portion of the bent pipe is connected is the back side wall and the abdominal side wall of the central portion of the bent pipe. It is also preferable that the bend pipe has a flat central part and an inlet side end provided with the refrigerant inlet part from the central part. It is also preferable to have an inlet connection portion in which the flatness decreases and an outlet connection portion in which the flatness decreases from the central portion toward the outlet side end portion where the refrigerant outlet portion is provided.
本発明の接続装置において、前記曲がり管は、その流路断面積が前記入口冷媒部の流路断面積及び前記出口冷媒部の流路断面積よりも大きいこと、としても好適である。 In the connection device of the present invention, it is preferable that the bent pipe has a flow passage cross-sectional area larger than a flow passage cross-sectional area of the inlet refrigerant portion and a flow passage cross-sectional area of the outlet refrigerant portion.
本発明は、半導体素子の冷却装置の流路抵抗を低減することができるという効果を奏する。 The present invention has an effect that the flow path resistance of a cooling device for a semiconductor element can be reduced.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明の接続装置について説明する前に、本発明の接続装置が取り付けられているパワーモジュールについて説明する。図1に示すように、パワーモジュール100は、IGBT等の半導体素子15が取り付けられているハウジング10と、ハウジング10の下面に取り付けられている第1の冷却器12と、ハウジング10の上部に設けられた第2の冷却器13と、第1の冷却器12と第2の冷却器13とを接続する接続装置20を含んでいる。第1の冷却器12と第2の冷却器13と接続装置20とは半導体素子15の冷却装置16を構成する。半導体素子15はハウジング10の底にとつりけられ、その上部に図示しない放熱板が取り付けられ、半導体素子15と放熱板とはポッティング材によって密封されている。第1の冷却器12はハウジング10の底面の半導体素子15の取り付けられている面と反対側の面に接するように取り付けられ、第2の冷却器13は半導体素子15上部の放熱板の上面近傍に取り付けられている。図1(b)に示すように、第1の冷却器12と第2の冷却器13とはハウジング10を挟んで略平行となるように配置され、図1(a)に示すように、第1の冷却器12は左右一体であるが、第2の冷却器13は半導体素子15の配置に従って二列配置となっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Before describing the connection device of the present invention, a power module to which the connection device of the present invention is attached will be described. As shown in FIG. 1, the
図1(b)に示すように冷媒は第1の冷却器12の冷媒入口11aから第1の冷却器12に流入し、半導体素子15の下面を冷却した後、第1の冷却器12の冷媒出口11bから接続装置20の冷媒入口管21に流入し、接続装置20によって冷媒の流れの方向が折り返され、接続装置20の冷媒出口管22から第2の冷却器の冷媒入口14aに流入する。第2の冷却器13を流れて半導体素子15の上面を冷却した冷媒は、第2の冷却器13の冷媒出口14bから外部に流出する。
As shown in FIG. 1 (b), the refrigerant flows into the
図1(c)に示すように、接続装置20は冷媒入口管21から滑らかに幅が広がった後、冷媒出口管22に向って滑らかに幅が狭まっていくものである。この形状の実施形態については、後に図8を参照して詳細に説明することとし、図2から図7を参照しながら、本発明の接続装置20の基本的な形状について説明する。
As shown in FIG. 1C, the connecting
図2に示す実施形態では、接続装置20は、冷媒入口部である円筒形状の冷媒入口管21と、冷媒出口部である冷媒出口管22と、曲がり管23とを備えている。円筒形状の冷媒入口管21と冷媒出口管22とは略同じ方向に向かって略平行に延びている。曲がり管23は、冷媒入口管21が接続されている矩形断面の入口端24から冷媒出口管22が接続されている出口端26に向って、冷媒入口管21と冷媒出口管22の延びる方向と反対方向に凸となるように湾曲している。曲がり管23の中央部25は、凸面側の背側壁31と凹面側の腹側壁32との間の間隔Dが背側壁31または腹側壁32に隣接する両側壁33,34の間隔Bよりも狭い扁平形状となっている。曲がり管23の幅Bは入口端24から出口端26まで一定の幅となっている。
In the embodiment shown in FIG. 2, the
また、曲がり管23の入口端24の高さC1あるいは曲がり管23の出口端26の高さC2は曲がり管23の中央部25の凸面側の背側壁31と凹面側の腹側壁32との間の間隔Dよりも長くなっている。このため曲がり管23では、入口端24から中央部25に向って流路幅が幅Bで同一で、流路高さがしだいに小さくなり、逆に中央部25から出口端26に向って流路高さがしだいに高くなってくる形状となっている。また、図3のX部分を拡大した図4に示すように、本実施形態では、冷媒入口管21は直径A1の円筒形で曲がり管23の入口端24の幅Bよりも狭く、冷媒出口管22は直径A2の円筒形で曲がり管23の出口端26の幅Bよりも狭くなっている。また、図2に示すように、入口端24から中央部25に向ってはR部分によって接続され、出口端26と中央部25との間も同様にRで接続されている。
Further, the height C 1 of the
以上のように構成された接続装置20に冷媒が流入した際の接続装置20内の冷媒の流れについて説明する。図2、図3の矢印L1,L2は流線を示す。図2に示すように、冷媒入口管21から流入した冷媒は、入口端24から曲がり管23の内部に入ったところで左右に分かれ、矢印L1,L2に示すように左右の各側壁33,34に沿って流れていく。そして、図3に示すように、流れが中央部25に向うにつれて、流れは背側壁31に沿って流れる。図2に示すように中央部25から出口端26に向うにつれて流れは幅方向の中心に向って集まる方向に向かって流れ、冷媒は冷媒出口管22から外部に流出する。図2に示す中央の領域Gの部分はあまり冷媒が流れず、冷媒は冷媒入口管21から冷媒出口管22に向って曲がり管23の壁面側を沿うように流れていく。このため、冷媒は冷媒入口管21から冷媒出口管22に向って直線的に曲がり管23の背側壁31に沿って流れるよりも大きなカーブを描いて流れることになることから、圧力損失が低減されるという効果を奏する。また、曲がり管23は流れが背側壁31に寄る中央部25での流路が扁平形状となっているので、背側壁31に沿って流れる冷媒の流速が単純な円筒形のエルボの中の冷媒の流速よりも遅くなり、冷媒の圧力損失を低く抑えることができる。
The flow of the refrigerant in the
図5から図6を参照して本発明の他の実施形態について説明する。図5は、冷媒入口管21から曲がり管23への入口の部分をRに変えて角度θをつけるようにしたものである。このように流れ方向に向って角度をつけることによって流れの方向を容易に変更することができ、例えば、特許文献2に記載された従来技術のように流れの方向を直角方向に変更する場合に比較して圧力損失をより低く抑えることができるという効果を奏する。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows an angle θ by changing the portion of the inlet from the
図2から図4を参照して説明した実施形態では、冷媒入口部、冷媒出口部はそれぞれ入口端24、出口端26に接続された円筒形状の冷媒入口管21、冷媒出口管22として説明したが、図6、図7に示すように、入口端24に直接入口フランジ21aを接続して入口フランジ21aの穴21bを冷媒入口部としてもよい。また、出口端26も同様の構造としてもよい。この場合、図6に示すように、入口フランジ21aから曲がり管23に向ってはRによって接続するようにしてもよいし、図7に示すように入口フランジ21aの面と曲がり管23との間に角度θを持たせる様に構成してもよい。
In the embodiment described with reference to FIGS. 2 to 4, the refrigerant inlet portion and the refrigerant outlet portion are described as the cylindrical
次に図8を参照して本発明の他の実施形態の接続装置20について説明する。先に図2から図7を参照して説明した実施形態と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。図8(a)は本発明の接続装置20を冷媒入口管21側から見た正面図であり、図8(b)はその側面図であり、図8(c)はその上面図であり、図8(d)はその下面図である。図8(a)、図8(b)に示すように、本実施形態の接続装置20は、円筒形の冷媒入口管21と出口フランジ22aの穴22bとの間を曲がり管23で接続したものである。曲がり管23は、入口端24から出口端26に向って冷媒入口管21と出口フランジ22aの穴22bの延びる方向と反対方向に凸となるように湾曲している。また、曲がり管23は直径A1の冷媒入口管21に接続された直径A1の入口端24から幅Bの中央部25にかけて滑らかに幅が広がり、中央部25から穴22bの直径A2の出口端26に向って幅が滑らかに縮小されている。この入口端24から中央部25にかけての部分は入口接続部41であり、中央部25から出口端26にかけての部分は出口接続部42である。また、曲がり管23の中央部25は、凸面側の背側壁31と凹面側の腹側壁32との間の間隔Dが背側壁31または腹側壁32に隣接する両側壁33,34の間隔Bよりも狭い扁平形状となっており、曲がり管23の入口端24の高さC1は曲がり管23の中央部25の凸面側の背側壁31と凹面側の腹側壁32との間の間隔Dよりも長くなっている。
Next, a
本実施形態は、図2から図7を参照して説明した実施形態と同様、冷媒の圧力損失を低減することができるという効果を奏する。 This embodiment has an effect that the pressure loss of the refrigerant can be reduced as in the embodiment described with reference to FIGS.
10 ハウジング、11a,14a 冷媒入口、11b,14b 冷媒出口、12 第1の冷却器、13 第2の冷却器、15 半導体素子、16 冷却装置、20 接続装置、21 冷媒入口管、21a 入口フランジ、21b 穴、22 冷媒出口管、22a 出口フランジ、22b 穴、23 曲がり管、24 入口端、25 中央部、26 出口端、31 背側壁、32 腹側壁、33,34 側壁、41 入口接続部、42 出口接続部、100 パワーモジュール。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
冷媒入口部と、
前記冷媒入口部と略同じ方向に向かって略平行に延びる冷媒出口部と、
前記冷媒入口部と前記冷媒出口部とが接続され、前記冷媒入口部と前記冷媒出口部の延びる方向と反対方向に凸となるように湾曲する曲がり管と、を備え、
前記曲がり管の少なくとも一部は、背側壁と腹側壁との間の間隔が背側壁または腹側壁に隣接する両側壁の間隔よりも狭い扁平形状であること、
を特徴とする接続装置。 A folded connection device for connecting a refrigerant flow path of a cooling device for a semiconductor element,
A refrigerant inlet,
A refrigerant outlet portion extending substantially in parallel with the refrigerant inlet portion in substantially the same direction;
The refrigerant inlet portion and the refrigerant outlet portion are connected, and a curved pipe that curves so as to protrude in a direction opposite to the direction in which the refrigerant inlet portion and the refrigerant outlet portion extend, and
At least a part of the bent pipe has a flat shape in which the distance between the back side wall and the abdominal side wall is narrower than the distance between the back side wall or both side walls adjacent to the abdominal side wall;
A connection device characterized by.
前記曲がり管の前記冷媒入口部又は前記冷媒出口部が接続される端部側の背側壁と腹側壁との間の間隔は、前記曲がり管の中央部の背側壁と腹側壁との間の間隔よりも長いこと、
を特徴とする接続装置。 The connection device according to claim 1,
The interval between the back side wall and the abdominal side wall on the end side to which the refrigerant inlet part or the refrigerant outlet part of the bent pipe is connected is larger than the distance between the back side wall and the abdominal side wall of the central part of the bent pipe. For a long time,
A connection device characterized by.
前記曲がり管は、扁平形状の前記中央部と、
前記中央部から前記冷媒入口部の設けられている入口側端部に向かって扁平度が小さくなる入口接続部と、前記中央部から前記冷媒出口部が設けられている出口側端部に向かって扁平度が小さくなる出口接続部とを有すること、
を特徴とする接続装置。 The connection device according to claim 1 or 2,
The bent pipe includes the flat central portion,
From the central portion toward an inlet side end portion where the refrigerant inlet portion is provided, an inlet connection portion having a reduced flatness, and from the central portion toward an outlet side end portion where the refrigerant outlet portion is provided. Having an outlet connection with reduced flatness,
A connection device characterized by.
前記曲がり管は、その流路断面積が前記入口冷媒部の流路断面積及び前記出口冷媒部の流路断面積よりも大きいこと、
を特徴とする接続装置。 The connection device according to any one of claims 1 to 3,
The bent pipe has a flow passage cross-sectional area larger than a flow passage cross-sectional area of the inlet refrigerant portion and a flow passage cross-sectional area of the outlet refrigerant portion;
A connection device characterized by.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010196500A JP2012054444A (en) | 2010-09-02 | 2010-09-02 | Connector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010196500A JP2012054444A (en) | 2010-09-02 | 2010-09-02 | Connector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012054444A true JP2012054444A (en) | 2012-03-15 |
Family
ID=45907456
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010196500A Withdrawn JP2012054444A (en) | 2010-09-02 | 2010-09-02 | Connector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2012054444A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9565792B2 (en) | 2012-11-19 | 2017-02-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Connection structure and inverter |
US9587769B2 (en) | 2013-12-04 | 2017-03-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Connecting structure for refrigerant pipe and inverter including connecting structure |
JP2017048990A (en) * | 2015-09-04 | 2017-03-09 | トヨタ自動車株式会社 | Connection member for refrigerant passage |
CN111933596A (en) * | 2020-07-16 | 2020-11-13 | 杰群电子科技(东莞)有限公司 | Chip carrier and semiconductor packaging product comprising same |
-
2010
- 2010-09-02 JP JP2010196500A patent/JP2012054444A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9565792B2 (en) | 2012-11-19 | 2017-02-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Connection structure and inverter |
US9587769B2 (en) | 2013-12-04 | 2017-03-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Connecting structure for refrigerant pipe and inverter including connecting structure |
JP2017048990A (en) * | 2015-09-04 | 2017-03-09 | トヨタ自動車株式会社 | Connection member for refrigerant passage |
CN111933596A (en) * | 2020-07-16 | 2020-11-13 | 杰群电子科技(东莞)有限公司 | Chip carrier and semiconductor packaging product comprising same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5983565B2 (en) | Cooler | |
US7522422B2 (en) | Heat sink | |
US9190344B2 (en) | Liquid-cooled-type cooling device | |
US8120914B2 (en) | Semiconductor cooling apparatus | |
JP5545260B2 (en) | Heat exchanger | |
WO2015079643A1 (en) | Method of manufacturing cooler for semiconductor module, cooler for semiconductor module, semiconductor module, and electrically driven vehicle | |
US20060254752A1 (en) | Radiator and heatsink apparatus having the radiator | |
US20120205086A1 (en) | Heat exchanger | |
JP2006202899A (en) | Semiconductor cooling apparatus | |
JP6161713B2 (en) | Power converter | |
JP2001035981A (en) | Cooler for semiconductor element and power-converting device using it | |
WO2012169012A1 (en) | Cooler | |
US20160379914A1 (en) | Cooler and semiconductor module using same | |
JP2012054444A (en) | Connector | |
JP4052241B2 (en) | Power converter | |
JP4941398B2 (en) | Stacked cooler | |
JP2011233688A (en) | Semiconductor cooling device | |
JP2012169429A (en) | Heat exchanger | |
JP6115430B2 (en) | Power converter | |
JP6623120B2 (en) | Liquid cooling system | |
KR102173395B1 (en) | heat exchanger for cooling electric element | |
JP2015159149A (en) | Cooling device and semiconductor device | |
JP5114324B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2006165186A (en) | Power semiconductor device | |
JP2021097134A (en) | Cooling device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20131105 |