JP2013239675A - Cooler - Google Patents

Cooler Download PDF

Info

Publication number
JP2013239675A
JP2013239675A JP2012113393A JP2012113393A JP2013239675A JP 2013239675 A JP2013239675 A JP 2013239675A JP 2012113393 A JP2012113393 A JP 2012113393A JP 2012113393 A JP2012113393 A JP 2012113393A JP 2013239675 A JP2013239675 A JP 2013239675A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fin
fins
substrate
fin unit
base
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.)
Granted
Application number
JP2012113393A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6013024B2 (en
Inventor
Koji Okamoto
好司 岡本
Yuichi Furukawa
裕一 古川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Showa Denko KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp, Showa Denko KK filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2012113393A priority Critical patent/JP6013024B2/en
Publication of JP2013239675A publication Critical patent/JP2013239675A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6013024B2 publication Critical patent/JP6013024B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate positioning of columnar fins where the pitch of the fins is narrowed.SOLUTION: A cooler is formed by housing a fin unit 31 in a base substance formed by joining a first base substance formation member forming a square box shape to a flat plate like second base substance formation member having a square shape in a plane view. The fin unit 31 is formed by forming columnar fins 33 on both surfaces of a flat plate like substrate 32. An apical surface of each fin 33 is joined to an inner surface of the base substance.

Description

本発明は、基体の内部領域に熱媒体を流通させることで基体に接合された発熱体を冷却する冷却器に関する。   The present invention relates to a cooler that cools a heating element joined to a base by circulating a heat medium in an internal region of the base.

電子部品などの発熱体を冷却する冷却器として、基体の内部に流路を形成した冷却器が知られている。この種の冷却器では、発熱体に対する冷却効率を向上することが望まれており、特許文献1では、流路内に形成されるフィン間ピッチを狭くして、フィンの表面積を増加させている。   As a cooler for cooling a heating element such as an electronic component, a cooler in which a flow path is formed inside a base is known. In this type of cooler, it is desired to improve the cooling efficiency with respect to the heating element. In Patent Document 1, the fin-to-fin pitch is narrowed to increase the surface area of the fins. .

特許文献1の冷却器は、第1基板に複数の第1凸部が形成された第1凸基板と、第2基板に複数の第2凸部が形成された第2凸基板と、を対向するように接合することで構成されている。そして、冷却器をこのように構成することで、第1凸部の先端面は、第2凸基板に当接するとともに、第2凸部の先端面は第1凸基板に当接する。   The cooler of patent document 1 opposes the 1st convex board | substrate with which several 1st convex parts were formed in the 1st board | substrate, and the 2nd convex board | substrate in which several 2nd convex parts were formed in the 2nd board | substrate. It is comprised by joining so that. By configuring the cooler in this way, the front end surface of the first convex portion comes into contact with the second convex substrate, and the front end surface of the second convex portion comes into contact with the first convex substrate.

特開2008−294196号公報JP 2008-294196 A

ところで、特許文献1の冷却器は、フィン間ピッチを狭くできても、その製造が容易ではなかった。フィン間ピッチを狭ピッチ化しているために第1凸部と第2凸部とが複数存在する。この場合、第1凸部と第2凸部とが対向するように第1凸基板と第2凸基板を配置すると、第1凸部に対する第2凸部の位置合わせが困難であった。この場合、仮に第1凸基板の先端面及び第2凸基板の先端面が所定の場所ではないところに配置された場合、第1凸基板及び第2凸基板を再度配置する必要がある。   By the way, even if the cooler of patent document 1 can narrow the pitch between fins, the manufacture was not easy. Since the pitch between the fins is narrowed, there are a plurality of first and second convex portions. In this case, if the first convex substrate and the second convex substrate are arranged so that the first convex portion and the second convex portion face each other, it is difficult to align the second convex portion with respect to the first convex portion. In this case, if the front end surface of the first convex substrate and the front end surface of the second convex substrate are disposed at a predetermined location, the first convex substrate and the second convex substrate need to be disposed again.

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、狭ピッチ化された柱状のフィンの位置合わせを容易にすることができる冷却器を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a cooler that can facilitate alignment of columnar fins with a narrow pitch. is there.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、発熱体が接合される基体の内部領域に熱媒体を流通させることで、前記基体に接合された発熱体を冷却する冷却器であって、前記内部領域には、基板の両面に複数の柱状のフィンが狭ピッチで形成されたフィンユニットが配設されるとともに、前記フィンの端面が前記基体の内面と接合されることを要旨とする。   In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a cooler that cools the heating element bonded to the substrate by circulating a heat medium in an internal region of the substrate to which the heating element is bonded. In the internal area, a fin unit in which a plurality of columnar fins are formed at a narrow pitch on both surfaces of the substrate is disposed, and an end surface of the fin is bonded to an inner surface of the base. To do.

これによれば、フィンは、基板の両面に形成され、基板の両面に形成されたフィンを一つのフィンユニットとして取り扱うことができる。このため、フィンユニットの位置決めを行えば、フィンを個別に位置決めする必要はなく、狭ピッチ化された柱状のフィンの位置合わせを容易にすることができる。なお、「狭ピッチ」とは、隣り合うフィン同士の最短離間距離がフィンの直径の1/6倍から2倍の長さとなるフィン間ピッチをいう。   According to this, the fin is formed on both surfaces of the substrate, and the fin formed on both surfaces of the substrate can be handled as one fin unit. For this reason, if the fin unit is positioned, it is not necessary to position the fins individually, and alignment of the columnar fins with a narrow pitch can be facilitated. The “narrow pitch” refers to a pitch between fins in which the shortest separation distance between adjacent fins is 1/6 to 2 times the fin diameter.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の冷却器であって、前記フィンは前記基板の両面に一体成形されることを要旨とする。
これによれば、基板の両面とフィンとが、一体成形される。したがって、基板の両面にフィンを容易に形成することができる。
Invention of Claim 2 is a cooler of Claim 1, Comprising: The said fin is integrally formed on both surfaces of the said board | substrate.
According to this, both surfaces of the substrate and the fin are integrally formed. Therefore, fins can be easily formed on both surfaces of the substrate.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の冷却器であって、前記フィンユニットは一体成形されることを要旨とする。
これによれば、基板の一面にフィンが形成された一対の部材におけるフィンが形成されていない面を接合してフィンユニットを形成する場合に比べて、基板の板厚が薄く形成される。したがって、基板の板厚が薄くなった分だけフィンを厚く形成できるため、フィンユニットと熱媒体の接触面積が増加され、発熱体に対する冷却効率が向上される。
The invention according to claim 3 is the cooler according to claim 1 or 2, wherein the fin unit is integrally formed.
According to this, the board | substrate thickness is formed thinly compared with the case where the surface in which the fin is not formed in a pair of member in which the fin was formed on one surface of the board | substrate is joined, and a fin unit is formed. Therefore, the fins can be formed thicker as the board thickness is reduced, so that the contact area between the fin unit and the heat medium is increased, and the cooling efficiency for the heating element is improved.

請求項4に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の冷却器であって、基部の一面にフィンが一体成形された第1フィンユニット形成部材のフィンが形成されていない面と、基部の一面にフィンが一体成形された第2フィンユニット形成部材のフィンが接合されていない面と、を接合することにより前記フィンユニットが形成されることを要旨とする。   Invention of Claim 4 is a cooler of Claim 1 or Claim 2, Comprising: The surface in which the fin of the 1st fin unit formation member by which the fin was integrally formed by one surface of the base part is not formed, The gist is that the fin unit is formed by joining a surface of the second fin unit forming member in which the fin is integrally formed on one surface of the base portion to which the fin is not joined.

これによれば、第1フィンユニット形成部材及び第2フィンユニット形成部材の組み合わせを変更することで、第1面に対する冷却効率と、第2面に対する冷却効率を容易に変更することができる。例えば、第1面に接合される発熱体の発熱量が、第2面に接合される発熱体の発熱量よりも多い場合には、第1フィンユニット形成部材の基部に形成されるフィンの量を、第2フィンユニット形成部材の基部に形成されるフィンの量よりも多くすればよい。   According to this, the cooling efficiency with respect to the 1st surface and the cooling efficiency with respect to the 2nd surface can be easily changed by changing the combination of the 1st fin unit formation member and the 2nd fin unit formation member. For example, when the heat generation amount of the heating element bonded to the first surface is larger than the heat generation amount of the heating element bonded to the second surface, the amount of fins formed at the base of the first fin unit forming member May be made larger than the amount of fins formed at the base of the second fin unit forming member.

請求項5に記載の発明は、請求項1〜請求項4のうちいずれか1項に記載の冷却器であって、前記フィンユニットは、鍛造によって形成されることを要旨とする。
これによれば、基板の両面にフィンを容易に形成することができる。
A fifth aspect of the present invention is the cooler according to any one of the first to fourth aspects, wherein the fin unit is formed by forging.
According to this, fins can be easily formed on both surfaces of the substrate.

本発明によれば、狭ピッチ化された柱状のフィンの位置合わせを容易にすることができる。   According to the present invention, alignment of columnar fins with a narrow pitch can be facilitated.

第1の実施形態における冷却器を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the cooler in 1st Embodiment. 第1の実施形態における冷却器を示す断面図。Sectional drawing which shows the cooler in 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるフィンユニットを示す斜視図。The perspective view which shows the fin unit in 1st Embodiment. 第2の実施形態における冷却器を示す断面図。Sectional drawing which shows the cooler in 2nd Embodiment. 第2の実施形態におけるフィンユニットを示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the fin unit in 2nd Embodiment.

(第1の実施形態)
以下、本発明を具体化した第1の実施形態について図1〜図3にしたがって説明する。
図1に示すように、冷却器10は、第1基体形成部材21と第2基体形成部材22から構成される基体20の内部にフィンユニット31を収容することにより形成されている。第1基体形成部材21は、平面視矩形状をなす底部20bの4辺から立設された側壁20cから形成されている。第1基体形成部材21の底部20bと対向する側は開口している。第2基体形成部材22は、平面視矩形状をなす平板状の部材であり、その大きさは、第1基体形成部材21の開口部を塞げるような大きさに形成されている。そして、第1基体形成部材21の開口部を塞ぐように第2基体形成部材22を接合することで、基体20は形成されている。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the cooler 10 is formed by housing a fin unit 31 inside a base body 20 composed of a first base body forming member 21 and a second base body forming member 22. The first base body forming member 21 is formed of side walls 20c erected from four sides of a bottom portion 20b having a rectangular shape in plan view. The side facing the bottom 20b of the first base body forming member 21 is open. The second substrate forming member 22 is a flat plate-like member having a rectangular shape in plan view, and is sized so as to close the opening of the first substrate forming member 21. And the base | substrate 20 is formed by joining the 2nd base | substrate formation member 22 so that the opening part of the 1st base | substrate formation member 21 may be plugged up.

図2に示すように、基体20の内部には、熱媒体が流通する内部領域Sが形成されている。第1基体形成部材21において底部20bの短辺側から立設された両側壁20cには、内部領域Sに熱媒体を供給する供給パイプ23及び内部領域Sから熱媒体を排出する排出パイプ24が嵌装される開口部20aが形成されている。そして、開口部20aに供給パイプ23及び排出パイプ24が接合されている。第1基体形成部材21において内部領域Sと反対側の面は、発熱体としてのパワーモジュールPが接合される第1面25とされている。また、第2基体形成部材22において内部領域Sと反対側の面はパワーモジュールPが接合される第2面26とされている。第1面25において第1基体形成部材21の短手方向における略中央には、内部領域Sに向けて突出する凸部25aが形成されている。凸部25aは、供給パイプ23側から排出パイプ24側に向けて、第1基体形成部材21の長手方向に沿って一定間隔おきに形成されている。また、第1面25において凸部25aの形成されている場所には、窪みが形成されている。なお、凸部25aは、内部領域Sに向けての突出量が、内部領域Sを流通する熱媒体の流通を阻害しないように形成される。   As shown in FIG. 2, an internal region S in which the heat medium flows is formed inside the base body 20. A supply pipe 23 that supplies a heat medium to the internal region S and a discharge pipe 24 that discharges the heat medium from the internal region S are provided on both side walls 20c erected from the short side of the bottom 20b in the first base member 21. An opening 20a to be fitted is formed. The supply pipe 23 and the discharge pipe 24 are joined to the opening 20a. The surface opposite to the inner region S in the first base body forming member 21 is a first surface 25 to which the power module P as a heating element is joined. Further, the surface opposite to the inner region S in the second base body forming member 22 is a second surface 26 to which the power module P is joined. On the first surface 25, a convex portion 25 a that protrudes toward the internal region S is formed at a substantially center in the short direction of the first base body forming member 21. The convex portions 25 a are formed at regular intervals along the longitudinal direction of the first base body forming member 21 from the supply pipe 23 side toward the discharge pipe 24 side. In addition, a depression is formed at the place where the convex portion 25 a is formed on the first surface 25. In addition, the convex part 25a is formed so that the protrusion amount toward the internal region S does not hinder the flow of the heat medium flowing through the internal region S.

内部領域Sには、フィンユニット31が配設されている。各フィンユニット31は、凸部25aの間に位置するように、すなわち、隣接するフィンユニット31同士で凸部25aを挟むように配設されている。したがって、凸部25aは、フィンユニット31の位置決め部として機能している。   In the internal region S, a fin unit 31 is disposed. Each fin unit 31 is disposed so as to be positioned between the convex portions 25a, that is, so as to sandwich the convex portion 25a between adjacent fin units 31. Therefore, the convex portion 25 a functions as a positioning portion for the fin unit 31.

次に、フィンユニット31について詳細に説明する。
図3に示すように、フィンユニット31は、平板状の基板32の両面に円柱状のフィン33を形成することにより構成されている。基板32の両面には、同一形状のフィン33が同一数形成されている。なお、フィン33の直径は、2.1mmに設定されている。フィン33の直径は、1mm〜3mmの範囲内で設定可能となっている。
Next, the fin unit 31 will be described in detail.
As shown in FIG. 3, the fin unit 31 is configured by forming cylindrical fins 33 on both surfaces of a flat substrate 32. The same number of fins 33 having the same shape are formed on both surfaces of the substrate 32. The diameter of the fin 33 is set to 2.1 mm. The diameter of the fin 33 can be set within a range of 1 mm to 3 mm.

また、フィン33は互い違いに配置されている。フィン33を互い違いに配置することにより、同一形状のフィン33を同一領域に一定間隔おきに配置する場合と比べて、同一領域内に多くのフィン33を配置することができる。すなわち、熱媒体とフィン33との接触面積が増加されている。   Further, the fins 33 are arranged alternately. By arranging the fins 33 in a staggered manner, more fins 33 can be arranged in the same region than in the case where the fins 33 having the same shape are arranged in the same region at regular intervals. That is, the contact area between the heat medium and the fins 33 is increased.

隣り合うフィン33同士のフィン間ピッチは、狭ピッチ化されている。「狭ピッチ」とは、隣り合うフィン33同士の最短離間距離がフィン33の直径の1/6倍から2倍の長さとなるフィン間ピッチをいう。本実施形態において、互い違いに隣り合うフィン33同士の最短離間距離は、0.9mmに設定されている。また、隣り合うフィン33同士の最短離間距離は、0.5mm〜2mmの間で設定可能となっている。   The pitch between adjacent fins 33 is narrowed. The “narrow pitch” refers to a pitch between fins in which the shortest separation distance between adjacent fins 33 is 1/6 to 2 times the diameter of the fin 33. In the present embodiment, the shortest separation distance between the alternately adjacent fins 33 is set to 0.9 mm. The shortest separation distance between adjacent fins 33 can be set between 0.5 mm and 2 mm.

図2に示すように、フィンユニット31の基板32の両面は、フィンユニット31を内部領域Sに配設した状態で、第1面25及び第2面26と対向するようになっている。したがって、フィン33は基板32の両面から第1面25及び第2面26に向けて延設されていると捉えることもできる。また、フィンユニット31は、基体20に接合されるパワーモジュールPに対応して配設されている。すなわち、内部領域Sを熱媒体が流通したときに、パワーモジュールPとの熱交換が適切になされるように、基体20の壁部(第1基体形成部材21及び第2基体形成部材22)を挟んでパワーモジュールPとフィンユニット31が対向するように配設されている。   As shown in FIG. 2, both surfaces of the substrate 32 of the fin unit 31 face the first surface 25 and the second surface 26 in a state where the fin unit 31 is disposed in the internal region S. Therefore, it can be understood that the fins 33 are extended from both surfaces of the substrate 32 toward the first surface 25 and the second surface 26. Further, the fin unit 31 is disposed corresponding to the power module P joined to the base body 20. That is, the wall portions (the first substrate forming member 21 and the second substrate forming member 22) of the base 20 are arranged so that heat exchange with the power module P is appropriately performed when the heat medium flows through the internal region S. The power module P and the fin unit 31 are disposed so as to face each other.

また、フィン33において基板32側の端部を基端とし基板32と逆側の端部を先端とすると、先端面は基体20の内面に接合されている。詳細にいえば、フィンユニット31において第1基体形成部材21側に形成されたフィン33の先端面は、その全面が第1基体形成部材21の内面に接合されている。同様に、フィンユニット31において第2基体形成部材22側に形成されたフィン33の先端面は、その全面が第2基体形成部材22の内面に接合されている。また、各フィン33は、熱媒体の流通方向と直交する方向への断面積が基端から先端まで略同一となるように形成されている。そして、各フィン33の間の流路面積は略同一となっている。   Further, assuming that the end of the fin 33 on the side of the substrate 32 is the base end and the end on the opposite side of the substrate 32 is the front end, the front end surface is bonded to the inner surface of the base body 20. More specifically, the entire end surface of the fin 33 formed on the first base forming member 21 side in the fin unit 31 is bonded to the inner surface of the first base forming member 21. Similarly, the entire end surface of the fin 33 formed on the second substrate forming member 22 side in the fin unit 31 is bonded to the inner surface of the second substrate forming member 22. Each fin 33 is formed so that the cross-sectional area in the direction orthogonal to the flow direction of the heat medium is substantially the same from the base end to the tip end. And the flow path area between each fin 33 is substantially the same.

フィンユニット31は、基板32とフィン33を一体成形することで構成されている。具体的にいえば、フィンユニット31はフィンユニット31の形状に合わせて形成された鍛造用金型により、アルミニウム板や銅板を熱間鍛造することによって形成されている。したがって、本実施形態の基板32の板厚t1は、基板の一面にフィンを形成した一対のフィンユニット形成部材においてフィンが形成されていない面を接合して形成されたフィンユニットと比べて、薄くなっている。したがって、板厚t1が薄くなった分だけ、フィン33の延設方向への長さが増加されている。すなわち、内部領域Sを流通する熱媒体と、フィン33の接触面積が増加されている。   The fin unit 31 is configured by integrally forming the substrate 32 and the fins 33. Specifically, the fin unit 31 is formed by hot forging an aluminum plate or a copper plate with a forging die formed in accordance with the shape of the fin unit 31. Therefore, the plate thickness t1 of the substrate 32 of the present embodiment is thinner than a fin unit formed by joining the surfaces on which fins are not formed in a pair of fin unit forming members in which fins are formed on one surface of the substrate. It has become. Accordingly, the length of the fin 33 in the extending direction is increased by the amount that the plate thickness t1 is reduced. That is, the contact area between the heat medium flowing through the internal region S and the fins 33 is increased.

本実施形態の冷却器10は、第1基体形成部材21及び第2基体形成部材22において、内部領域S側の面にロウ材を塗布し、フィンユニット31におけるフィン33の先端面が第1基体形成部材21及び第2基体形成部材22に塗布されたロウ材と接した状態で一括ロウ付けされて形成されている。ロウ付け時においては、基体20が加圧されてロウ付けがされる。このため、ロウ材が溶融しても、フィン33の先端面が基体20の内面と離間せず、基体20の内面とフィン33の先端面が密着した状態で接合が行われる。   In the cooler 10 of the present embodiment, a brazing material is applied to the surface on the inner region S side of the first substrate forming member 21 and the second substrate forming member 22, and the tip surfaces of the fins 33 in the fin unit 31 are the first substrate. The forming member 21 and the second substrate forming member 22 are formed by being collectively brazed while being in contact with the brazing material applied. At the time of brazing, the base body 20 is pressurized and brazed. For this reason, even if the brazing material is melted, the tip surfaces of the fins 33 are not separated from the inner surface of the substrate 20, and the bonding is performed in a state where the inner surfaces of the substrate 20 and the tip surfaces of the fins 33 are in close contact.

次に、本実施形態における冷却器10の作用について説明する。
本実施形態における冷却器10は、電気自動車、ハイブリッド自動車、電車などに搭載される電力変換装置に用いられるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)などのパワーデバイス(発熱体)を冷却するのに好適に用いられる。
Next, the effect | action of the cooler 10 in this embodiment is demonstrated.
The cooler 10 in the present embodiment is suitably used for cooling a power device (heating element) such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) used in a power conversion device mounted on an electric vehicle, a hybrid vehicle, a train, or the like. It is done.

パワーモジュールPが駆動されることにより発熱すると、パワーモジュールPは、内部領域Sを流通する熱媒体と熱交換されることによって冷却される。この際、基体20の第1面25及び第2面26の両側にパワーモジュールPが接合されているため、冷却器10は、第1面25及び第2面26の両側から加熱される。   When the power module P generates heat by being driven, the power module P is cooled by exchanging heat with the heat medium flowing through the internal region S. At this time, since the power module P is bonded to both sides of the first surface 25 and the second surface 26 of the base body 20, the cooler 10 is heated from both sides of the first surface 25 and the second surface 26.

本実施形態のフィンユニット31は、基板32の両面に、フィン33を形成しているため、第1面25に接合されたパワーモジュールPは、第1面25側のフィン33によって適切に熱交換され、第2面26に接合されたパワーモジュールPは、第2面26側のフィン33によって適切に熱交換される。   Since the fin unit 31 of the present embodiment forms the fins 33 on both surfaces of the substrate 32, the power module P joined to the first surface 25 is appropriately heat-exchanged by the fins 33 on the first surface 25 side. Then, the power module P joined to the second surface 26 is appropriately heat-exchanged by the fins 33 on the second surface 26 side.

特に、フィン33の形状として、柱状のフィン33を複数形成することにより、基板32の両面にストレートフィンを形成する場合と比べて、表面積が増加されている。このため、熱媒体とフィンユニット31との熱交換が促進されている。   Particularly, by forming a plurality of columnar fins 33 as the shape of the fins 33, the surface area is increased compared to the case of forming straight fins on both surfaces of the substrate 32. For this reason, heat exchange between the heat medium and the fin unit 31 is promoted.

したがって、上記実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
(1)第1面25及び第2面26と対向するように配置される基板32の両面に、円柱状のフィン33を形成している。したがって、フィンユニット31を内部領域Sに位置決めすることで、全てのフィン33の位置決めが行われる。したがって、フィンユニット31の位置決めを行えば、フィン33を個別に位置決めする必要はなく、狭ピッチ化された柱状のフィン33の位置合わせを容易にすることができる。
Therefore, according to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Cylindrical fins 33 are formed on both surfaces of the substrate 32 disposed so as to face the first surface 25 and the second surface 26. Therefore, by positioning the fin unit 31 in the internal region S, the positioning of all the fins 33 is performed. Therefore, if the fin unit 31 is positioned, it is not necessary to position the fins 33 individually, and the alignment of the columnar fins 33 with a narrow pitch can be facilitated.

(2)第1面25及び第2面26と対向するように配置される基板32の両面に、第1面25及び第2面26に向けて延設される円柱状のフィン33を形成している。このため、第1面25に接合されるパワーモジュールPは、第1面25側に形成されたフィン33によって適切に熱交換され、第2面26に接合されるパワーモジュールPは、第2面26側に形成されたフィン33によって適切に熱交換される。したがって、基体20の第1面25及び第2面26に接合されたパワーモジュールPを効率よく冷却することができる。   (2) Cylindrical fins 33 extending toward the first surface 25 and the second surface 26 are formed on both surfaces of the substrate 32 disposed so as to face the first surface 25 and the second surface 26. ing. For this reason, the power module P joined to the first surface 25 is appropriately heat-exchanged by the fins 33 formed on the first surface 25 side, and the power module P joined to the second surface 26 has the second surface Heat is appropriately exchanged by the fins 33 formed on the 26th side. Therefore, the power module P joined to the first surface 25 and the second surface 26 of the base body 20 can be efficiently cooled.

(3)フィン33の形状として、柱状のフィン33を基板32に形成している。このため、基板32の両面にストレートフィンを形成する場合と比べて、表面積が増加されている。したがって、パワーモジュールPに対する冷却効率が向上されている。   (3) As the shape of the fins 33, columnar fins 33 are formed on the substrate 32. For this reason, the surface area is increased compared with the case where straight fins are formed on both surfaces of the substrate 32. Therefore, the cooling efficiency for the power module P is improved.

(4)また、柱状のフィン33を基板32に形成することで、フィン33の先端面と基体20を面接触させることができる。したがって、基体20とフィンユニット31との接触面積が増加される。このため、パワーモジュールPが発した熱は、フィンユニット31に伝導しやすく、パワーモジュールPに対する冷却効率が向上されている。   (4) Further, by forming the columnar fins 33 on the substrate 32, the tip surfaces of the fins 33 and the substrate 20 can be brought into surface contact. Therefore, the contact area between the base 20 and the fin unit 31 is increased. For this reason, the heat generated by the power module P is easily conducted to the fin unit 31 and the cooling efficiency for the power module P is improved.

(5)また、柱状のフィン33を基板32に形成することで、内部領域Sを流通する熱媒体の乱流が発生しやすく、パワーモジュールPに対する冷却効率が向上される。
(6)また、基体20とフィン33の先端面が面接触することにより、基体20はフィンユニット31によって支持され、基体20の厚み方向への強度が向上される。
(5) Further, by forming the columnar fins 33 on the substrate 32, turbulent flow of the heat medium flowing through the internal region S is likely to occur, and the cooling efficiency for the power module P is improved.
(6) In addition, the base 20 is supported by the fin unit 31 by the surface contact between the base 20 and the tip surfaces of the fins 33, and the strength of the base 20 in the thickness direction is improved.

(7)基板32の両面には、フィン33が一体成形されている。このため、基板32にフィン33を形成しやすい。また、基板32とフィン33の接合不良がなくなり、冷却器10の長寿命化が図られる。   (7) Fins 33 are integrally formed on both surfaces of the substrate 32. For this reason, it is easy to form the fins 33 on the substrate 32. Further, the bonding failure between the substrate 32 and the fin 33 is eliminated, and the life of the cooler 10 is extended.

(8)フィンユニット31は、一体成形されている。このため、板厚t1は、基板32と同一の板厚t1を有する基板の一面にフィン33を形成した一対のフィンユニット形成部材においてフィンが形成されていない面を接合して形成されたフィンユニットと比べて、薄くなっている。したがって、フィン33の延設方向への長さを長くすることができ、パワーモジュールPに対する冷却効率が向上される。また、板厚が薄くなるため、冷却器10全体を薄くすることができる。   (8) The fin unit 31 is integrally formed. For this reason, the plate thickness t1 is a fin unit formed by joining the surfaces where fins are not formed in a pair of fin unit forming members in which the fins 33 are formed on one surface of the substrate having the same plate thickness t1 as the substrate 32. It is thinner than Therefore, the length of the fin 33 in the extending direction can be increased, and the cooling efficiency for the power module P is improved. Moreover, since the plate | board thickness becomes thin, the cooler 10 whole can be made thin.

(9)フィン33は、互い違いに形成されている。このため、同一形状のフィン33を同一領域に整列配置する場合と比べて、同一領域内に多くのフィン33を配置することができる。したがって、熱媒体とフィン33との接触面積が増加し、パワーモジュールPに対する冷却効率が向上される。   (9) The fins 33 are formed alternately. For this reason, many fins 33 can be arrange | positioned in the same area | region compared with the case where the fin 33 of the same shape is arranged in the same area | region. Therefore, the contact area between the heat medium and the fins 33 is increased, and the cooling efficiency for the power module P is improved.

(10)同一領域に、ストレートフィンを形成する場合に比べて、各フィン33の延設方向への長さは短い。このため、ロウ付け時に冷却器10を加熱・冷却した際のフィン33の膨張・収縮は、ストレートフィンに比べて少ない。したがって、ロウ付け時におけるフィン33の変形量が少なく、フィン33の変形に伴い第1面25及び第2面26の変形が抑止される。このため、第1面25及び第2面26に凹凸が形成されることが抑止され、基体20とパワーモジュールPの接合信頼性が向上される。   (10) The length of each fin 33 in the extending direction is shorter than when straight fins are formed in the same region. For this reason, the expansion / contraction of the fin 33 when the cooler 10 is heated / cooled during brazing is less than that of the straight fin. Therefore, the amount of deformation of the fin 33 during brazing is small, and the deformation of the first surface 25 and the second surface 26 is suppressed as the fin 33 is deformed. For this reason, it is suppressed that an unevenness | corrugation is formed in the 1st surface 25 and the 2nd surface 26, and the joining reliability of the base | substrate 20 and the power module P is improved.

(11)基板32に形成されるフィン33の先端面の全面が基体20の内面に接合されている。このため、冷却器10のロウ付け時に、基体20を押圧するときに、フィン33にかかる押圧力が分散される。このため、フィン33が破損しにくい。   (11) The entire front end surface of the fin 33 formed on the substrate 32 is bonded to the inner surface of the base body 20. For this reason, the pressing force applied to the fins 33 is dispersed when the base body 20 is pressed when the cooler 10 is brazed. For this reason, the fins 33 are not easily damaged.

(12)フィン33を互い違いに形成することにより、内部領域Sを流通する熱媒体の乱流が発生しやすく、パワーモジュールPに対する冷却効率が向上されている。
(13)フィンユニット31は、鍛造によって形成されている。したがって、基板32の両面にフィン33を容易に形成することができる。
(12) By forming the fins 33 alternately, turbulent flow of the heat medium flowing through the internal region S is likely to occur, and the cooling efficiency for the power module P is improved.
(13) The fin unit 31 is formed by forging. Therefore, the fins 33 can be easily formed on both surfaces of the substrate 32.

(第2の実施形態)
次に、本発明を具体化した第2の実施形態について図4及び図5にしたがって説明する。以下に説明する実施形態において、すでに説明した実施形態と同一構成については同一符号を付すなどしてその重複する説明を省略又は簡略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the embodiments described below, the same components as those already described are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted or simplified.

図4に示すように、本実施形態の冷却器40は、第1の実施形態と同様に、基体20の内部領域Sに、フィンユニット51を配設することにより構成されている。
図5に示すように、フィンユニット51は、基部52の一面にフィン33が形成された第1フィンユニット形成部材53のフィン33が形成されていない面と、第1フィンユニット形成部材53と同一構成の第2フィンユニット形成部材54のフィン33が形成されていない面を接合することで形成されている。そして、本実施形態では、第1フィンユニット形成部材53の基部52と、第2フィンユニット形成部材54の基部52によって基板55が形成されている。フィン33は、基部52の一面に一体成形されている。そして、基板55の両面は、基部52においてフィン33が形成された面となることから、フィン33は基板55の両面に一体成形されている。
As shown in FIG. 4, the cooler 40 of the present embodiment is configured by disposing a fin unit 51 in the internal region S of the base body 20, as in the first embodiment.
As shown in FIG. 5, the fin unit 51 is the same as the first fin unit forming member 53 and the surface of the first fin unit forming member 53 in which the fins 33 are formed on one surface of the base 52 and the fin 33 is not formed. The second fin unit forming member 54 having the structure is formed by joining the surfaces on which the fins 33 are not formed. In the present embodiment, the substrate 55 is formed by the base 52 of the first fin unit forming member 53 and the base 52 of the second fin unit forming member 54. The fins 33 are integrally formed on one surface of the base 52. And since both surfaces of the board | substrate 55 become the surface in which the fin 33 was formed in the base 52, the fin 33 is integrally molded by the both surfaces of the board | substrate 55. FIG.

図4に示すように、本実施形態の基板55の板厚t2は、基部52の厚みを第1の実施形態における基板32の厚みと同一とすると、t1の2倍となっている。すなわち、基体20の内部領域Sが第1実施形態の基体20の内部領域Sと同一寸法とすると、各フィン33の延設方向への長さは、t1/2短くなっている。   As shown in FIG. 4, the plate thickness t2 of the substrate 55 of the present embodiment is twice t1 when the thickness of the base 52 is the same as the thickness of the substrate 32 of the first embodiment. That is, if the inner region S of the base 20 has the same dimensions as the inner region S of the base 20 of the first embodiment, the length of each fin 33 in the extending direction is shortened by t1 / 2.

したがって、上記実施形態によれば、第1の実施形態の効果(1)〜(6),(9)〜(13)と同様の効果を得ることができる。
なお、実施形態は以下のように変更してもよい。
Therefore, according to the above embodiment, the same effects as the effects (1) to (6) and (9) to (13) of the first embodiment can be obtained.
In addition, you may change embodiment as follows.

○ 各実施形態において、フィン33の形状は三角柱状のフィン33や、四角柱状のフィン33など、多角柱状のフィン33としてもよい。
○ 各実施形態において、フィン33の数を増やしてもよいし、減らしてもよい。
In each embodiment, the shape of the fin 33 may be a polygonal columnar fin 33 such as a triangular columnar fin 33 or a quadrangular columnar fin 33.
In each embodiment, the number of fins 33 may be increased or decreased.

○ 各実施形態において、第1面25側に形成されるフィン33の数と、第2面26側に形成されるフィン33の数を異なる数にしてもよい。
○ 各実施形態において、発熱体として、コンデンサ、トランジスタなどを採用してもよい。
In each embodiment, the number of fins 33 formed on the first surface 25 side may be different from the number of fins 33 formed on the second surface 26 side.
In each embodiment, a capacitor, a transistor, or the like may be employed as the heating element.

○ 各実施形態において、基板32とフィン33は一体成形されていなくてもよい。例えば、基板32の両面にフィン33をロウ付けすることで、基板32の両面にフィン33を形成してもよい。同様に、基部52とフィン33は一体成形されていなくてもよい。例えば、基部52の一面にフィン33をロウ付けしてもよい。   (Circle) in each embodiment, the board | substrate 32 and the fin 33 do not need to be integrally molded. For example, the fins 33 may be formed on both surfaces of the substrate 32 by brazing the fins 33 on both surfaces of the substrate 32. Similarly, the base 52 and the fins 33 may not be integrally formed. For example, the fins 33 may be brazed to one surface of the base 52.

○ 各実施形態において、単数のフィンユニット31を内部領域Sに配設してもよい。
○ 各実施形態において、基板32,55に形成されるフィン33は、一定間隔おきに配置されていてもよい。
In each embodiment, a single fin unit 31 may be disposed in the inner region S.
In each embodiment, the fins 33 formed on the substrates 32 and 55 may be arranged at regular intervals.

○ 第1の実施形態において、冷間鍛造、溶湯鍛造によって基板32とフィン33を一体成形してもよい。
○ 各実施形態において、第1面25又は第2面26のいずれかにパワーモジュールPを接合してもよい。
In the first embodiment, the substrate 32 and the fins 33 may be integrally formed by cold forging or molten metal forging.
In each embodiment, the power module P may be joined to either the first surface 25 or the second surface 26.

○ 第2の実施形態において、第1フィンユニット形成部材53と第2フィンユニット形成部材54を異なる構成としてもよい。第1フィンユニット形成部材53と第2フィンユニット形成部材54の組み合わせを変更することで、第1面25に対する冷却効率と、第2面26に対する冷却効率を容易に変更することができる。例えば、第1面25に接合されるパワーモジュールPの発熱量が、第2面26に接合されるパワーモジュールPの発熱量よりも多い場合には、第1フィンユニット形成部材53の基部52に形成されるフィン33の量を、第2フィンユニット形成部材54の基部52に形成されるフィン33の量よりも多くすればよい。   In the second embodiment, the first fin unit forming member 53 and the second fin unit forming member 54 may be configured differently. By changing the combination of the 1st fin unit formation member 53 and the 2nd fin unit formation member 54, the cooling efficiency with respect to the 1st surface 25 and the cooling efficiency with respect to the 2nd surface 26 can be changed easily. For example, when the heat generation amount of the power module P bonded to the first surface 25 is larger than the heat generation amount of the power module P bonded to the second surface 26, the base 52 of the first fin unit forming member 53 The amount of the fins 33 formed may be larger than the amount of the fins 33 formed on the base 52 of the second fin unit forming member 54.

○ 各実施形態において、フィン33は、熱媒体の流通方向と直交する方向への断面積が基端から先端まで同一となるように形成されていてもよい。
○ 各実施形態において、位置決め部として機能する凸部25aは、第2面26に形成されていてもよい。また、第1面25及び第2面26の両面に形成されていてもよい。
In each embodiment, the fins 33 may be formed so that the cross-sectional area in the direction orthogonal to the flow direction of the heat medium is the same from the base end to the tip.
(Circle) in each embodiment, the convex part 25a which functions as a positioning part may be formed in the 2nd surface 26. FIG. Further, it may be formed on both the first surface 25 and the second surface 26.

○ 各実施形態において、隣り合うフィン33同士の最短離間距離は、フィン33の直径の1/6倍から2倍の範囲内であれば、長くしてもよいし短くしてもよい。
○ 各実施形態において、全てのフィン33のうち、一部のフィン33同士のフィン間ピッチが狭ピッチとなっていなくてもよい。
In each embodiment, the shortest separation distance between adjacent fins 33 may be longer or shorter as long as it is within a range of 1/6 to 2 times the diameter of fin 33.
In each embodiment, the fin pitch between some of the fins 33 among all the fins 33 may not be a narrow pitch.

10,40…冷却器、20…基体、25…第1面、26…第2面、31,51…フィンユニット、32,55…基板、33…フィン、52…基部、53…第1フィンユニット形成部材、54…第2フィンユニット形成部材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,40 ... Cooler, 20 ... Base | substrate, 25 ... 1st surface, 26 ... 2nd surface, 31, 51 ... Fin unit, 32, 55 ... Board | substrate, 33 ... Fin, 52 ... Base part, 53 ... 1st fin unit Forming member, 54 ... second fin unit forming member.

Claims (5)

発熱体が接合される基体の内部領域に熱媒体を流通させることで、前記基体に接合された発熱体を冷却する冷却器であって、
前記内部領域には、基板の両面に複数の柱状のフィンが狭ピッチで形成されたフィンユニットが配設されるとともに、前記フィンの端面が前記基体の内面と接合されることを特徴とする冷却器。
A cooler that cools the heating element bonded to the substrate by circulating a heat medium in an inner region of the substrate to which the heating element is bonded;
In the internal region, a fin unit in which a plurality of columnar fins are formed at a narrow pitch on both surfaces of a substrate is disposed, and an end surface of the fin is joined to an inner surface of the base body. vessel.
前記フィンは前記基板の両面に一体成形されることを特徴とする請求項1に記載の冷却器。   The cooler according to claim 1, wherein the fin is integrally formed on both surfaces of the substrate. 前記フィンユニットは一体成形されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の冷却器。   The cooler according to claim 1 or 2, wherein the fin unit is integrally formed. 基部の一面にフィンが一体成形された第1フィンユニット形成部材のフィンが形成されていない面と、基部の一面にフィンが一体成形された第2フィンユニット形成部材のフィンが接合されていない面と、を接合することにより前記フィンユニットが形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の冷却器。   The surface of the first fin unit forming member in which the fin is integrally formed on one surface of the base and the surface of the second fin unit forming member in which the fin is integrally formed on the one surface of the base are not joined. The fin unit is formed by joining together. The cooler according to claim 1, wherein the fin unit is formed. 前記フィンユニットは、鍛造によって形成されることを特徴とする請求項1〜請求項4のうちいずれか1項に記載の冷却器。   The cooler according to any one of claims 1 to 4, wherein the fin unit is formed by forging.
JP2012113393A 2012-05-17 2012-05-17 Cooler Active JP6013024B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012113393A JP6013024B2 (en) 2012-05-17 2012-05-17 Cooler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012113393A JP6013024B2 (en) 2012-05-17 2012-05-17 Cooler

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013239675A true JP2013239675A (en) 2013-11-28
JP6013024B2 JP6013024B2 (en) 2016-10-25

Family

ID=49764438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012113393A Active JP6013024B2 (en) 2012-05-17 2012-05-17 Cooler

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6013024B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112017003768T5 (en) 2016-07-26 2019-04-18 Showa Denko K.K. cooler
JP2019110208A (en) * 2017-12-18 2019-07-04 トヨタ自動車株式会社 Reactor unit
DE102020110937A1 (en) 2020-04-22 2021-10-28 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Cooling device for cooling a power semiconductor module and method for producing a cooling device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04294570A (en) * 1991-03-25 1992-10-19 Toshiba Corp Heat sink
JP2010129774A (en) * 2008-11-27 2010-06-10 Tekku Suzino Kk Method for manufacturing integrated pin-fin heat sink
WO2010134160A1 (en) * 2009-05-19 2010-11-25 トヨタ自動車株式会社 Heat exchanger and method of manufacturing the same
JP2013123038A (en) * 2011-11-11 2013-06-20 Showa Denko Kk Liquid-cooled cooling apparatus and manufacturing method for the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04294570A (en) * 1991-03-25 1992-10-19 Toshiba Corp Heat sink
JP2010129774A (en) * 2008-11-27 2010-06-10 Tekku Suzino Kk Method for manufacturing integrated pin-fin heat sink
WO2010134160A1 (en) * 2009-05-19 2010-11-25 トヨタ自動車株式会社 Heat exchanger and method of manufacturing the same
JP2013123038A (en) * 2011-11-11 2013-06-20 Showa Denko Kk Liquid-cooled cooling apparatus and manufacturing method for the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112017003768T5 (en) 2016-07-26 2019-04-18 Showa Denko K.K. cooler
US11075143B2 (en) 2016-07-26 2021-07-27 Showa Denko K.K. Cooling apparatus
JP2019110208A (en) * 2017-12-18 2019-07-04 トヨタ自動車株式会社 Reactor unit
DE102020110937A1 (en) 2020-04-22 2021-10-28 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Cooling device for cooling a power semiconductor module and method for producing a cooling device
DE102020110937B4 (en) 2020-04-22 2022-06-09 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Cooling device for cooling a power semiconductor module

Also Published As

Publication number Publication date
JP6013024B2 (en) 2016-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6738226B2 (en) Cooling system
US9531045B2 (en) Battery cooler
JP5157681B2 (en) Stacked cooler
JP2013157111A (en) Cooling and heating structure of battery pack
JP2014072395A (en) Cooler
JP6013024B2 (en) Cooler
JP2013225553A (en) Heat exchanger and manufacturing method of the same
JP5906921B2 (en) Battery module and vehicle
JP5212125B2 (en) Power device heat sink
JP5838910B2 (en) Cooler and method for manufacturing cooler
JP2014143273A (en) Laminated cooling unit
JP5114324B2 (en) Semiconductor device
KR20150034918A (en) heat exchanger for cooling electric element
JP6548193B2 (en) Fin member, temperature control device and method of manufacturing the same
JP7082036B2 (en) How to make a radiator
JP4626555B2 (en) Heat sink, power module member and power module
TW201318548A (en) Heat dissipation device
JP2016207897A (en) Heat exchanger
CN102263355B (en) Heat radiation apparatus of gas or solid state laser
JP2007324351A (en) Pressure-contact semiconductor module
JP5382185B2 (en) Stacked cooler
JP6139342B2 (en) Laminated unit
JP2013251371A (en) Cooler
JP2013229461A (en) Servo amplifier including heat sink with fins having wall thickness and pitch dependent on distance from heat source
JP2019066054A (en) Heat exchanger

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150408

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160216

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160418

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160517

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20160520

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20160520

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160622

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160823

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160921

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6013024

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350