JP2013161993A - 半導体モジュールの冷却構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1の半導体素子12と、使用時に第1の半導体素子12よりも温度が高くなる第2の半導体素子11とが実装された半導体モジュールと、冷媒が流れる通路を内部に有し、半導体モジュールを冷却する冷却器51とを備えた半導体モジュールの冷却構造において、一以上の第1の半導体素子12は、冷媒が流れる方向に沿った第1列に、一以上の第2の半導体素子11は第2列に配置されており、半導体モジュールと冷却器51との接合箇所は、接合していない箇所に比べて、冷却器51の厚みの分だけ冷媒が流れる通路の流路断面積が狭くなっており、接合箇所における冷却器の厚みのうち、第2列の上流および下流のうちの少なくとも一方の厚みは、第1列の上流および下流のうちの少なくとも一方の厚みよりも薄い。
【選択図】図4
Description
図1(a)は、第1の実施形態における半導体装置1の上面図、図1(b)は、第1の実施形態における半導体装置1の側面図である。第1の実施形態における半導体装置1は、半導体モジュール10を収容したモジュールケース71が冷却器51に対して複数のボルト73によって固定されることによって構成されている。
図7は、図5に対応する第2の実施形態における半導体装置の断面図であり、図8は、図3に対応する第2の実施形態における半導体装置の断面図である。
図9は、図4に対応する第3の実施形態における半導体装置の断面図である。
図10は、図4に対応する第4の実施形態における半導体装置の断面図である。
H=2×10−3[m] …(2)
ν=9×10−7[m2/sec] …(3)
レイノルズ数Re=UH/ν=4444 …(4)
ここで、レイノルズ数Reとは、流体力学において、流れの性質を調べるために使用される無次元量である。レイノルズ数Reが2000〜3000以上であると、層流ではなく乱流の状態となる事例が報告されている。また、乱流状態では、多くの場合、渦を伴った複雑な流れ状態となるため、流体の拡散性が増大することで熱の移動もしやすくなる。
図11は、図4に対応する第5の実施形態における半導体装置の断面図であり、図12は、図5に対応する第5の実施形態における半導体装置の断面図である。また、図13は、図6に対応する第5の実施形態における半導体装置の断面図である。
H=3×10−3[m] …(6)
ν=9×10−7[m2/sec] …(7)
レイノルズ数Re=UH/ν=5000 …(8)
半導体素子11の上流側におけるシール部分52eの厚みは、半導体素子12の上流側および下流側におけるシール部分52fの厚みよりも薄い。
10…半導体モジュール
11…半導体素子
12…半導体素子
41…ヒートシンク
51…冷却器
Claims (6)
- 第1の半導体素子と、使用時に前記第1の半導体素子よりも温度が高くなる第2の半導体素子とが実装された半導体モジュールと、
冷媒が流れる通路を内部に有し、前記半導体モジュールを冷却する冷却器と、
を備えた半導体モジュールの冷却構造において、
一以上の前記第1の半導体素子は、前記冷媒が流れる方向に沿った第1列に配置され、一以上の前記第2の半導体素子は、前記冷媒が流れる方向に沿った第2列に配置されており、
前記半導体モジュールと前記冷却器とを接合している接合箇所は、前記半導体モジュールと前記冷却器とを接合していない箇所に比べて、前記冷却器の厚みの分だけ前記冷媒が流れる通路の流路断面積が狭くなっており、前記接合箇所における前記冷却器の厚みのうち、前記第2列の上流および下流のうちの少なくとも一方の厚みは、前記第1列の上流および下流のうちの少なくとも一方の厚みよりも薄い、
ことを特徴とする半導体モジュールの冷却構造。 - 請求項1に記載の半導体モジュールの冷却構造において、
前記接合箇所の前記冷却器の厚みのうち、前記第2列の下流の厚みは、前記第1列の下流の厚みよりも薄い、
ことを特徴とする半導体モジュールの冷却構造。 - 請求項1または請求項2に記載の半導体モジュールの冷却構造において、
前記冷却器は、前記接合箇所において、前記半導体モジュールとの接合面と反対側の面に凸部を有する、
ことを特徴とする半導体モジュールの冷却構造。 - 請求項3に記載の半導体モジュールの冷却構造において、
前記冷却器は、前記第2列の上流における接合箇所において、前記凸部を有する、
ことを特徴とする半導体モジュールの冷却構造。 - 請求項3または請求項4に記載の半導体モジュールの冷却構造において、
前記冷媒が流れる通路の高さをH、前記冷媒の動粘性係数をν、前記冷媒の流速をUとすると、レイノルズ数Re=U×H/νが一定値以上となるように、前記凸部の高さを定めた、
ことを特徴とする半導体モジュールの冷却構造。 - 請求項5に記載の半導体モジュールの冷却構造において、
前記一定値は2000である、
ことを特徴とする半導体モジュールの冷却構造。
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Cited By (2)
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JPWO2015049737A1 (ja) * | 2013-10-02 | 2017-03-09 | 日産自動車株式会社 | 放熱システム |
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2012
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