JP2015159159A - 半導体液冷モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】早期に効率よく冷却液の液漏れを検知することができる半導体液冷モジュールを提供する。
【解決手段】冷却液13を収容する冷却液用通路5が設けられた筐体3の周縁部に溝部15を設け、溝部15に嵌合されるゴムシール17に位置決め用突設部21を設けている。筐体3の溝部15の外周側には、外周方向に向けて開放される切欠き部55が溝部15に連通して形成されている。切欠き部55に、ゴムシール17の位置決め用突設部21と液漏れ検知センサーの検知部69,71とを設けた。
【選択図】図2
【解決手段】冷却液13を収容する冷却液用通路5が設けられた筐体3の周縁部に溝部15を設け、溝部15に嵌合されるゴムシール17に位置決め用突設部21を設けている。筐体3の溝部15の外周側には、外周方向に向けて開放される切欠き部55が溝部15に連通して形成されている。切欠き部55に、ゴムシール17の位置決め用突設部21と液漏れ検知センサーの検知部69,71とを設けた。
【選択図】図2
Description
本発明は、半導体液冷モジュールに係り、特に、冷却液の漏れを検知する液漏れ検知センサーを設けた半導体液冷モジュールに関する。
従来から、ハイブリッド車や電気自動車等の車両に搭載される半導体液冷モジュールの開発が進められている(例えば、特許文献1等参照)。
この特許文献1の図10に記載された半導体液冷モジュールにおいては、半導体チップを冷却水路の冷却液で冷却する。具体的には、冷却液が冷却水路から外部に漏れないようにシールするために、径寸法が異なる大小2つのOリング(ゴムシール)を設けると共に、これらのOリングとハウジングとによって気密空間を画成し、該気密空間内の上部に漏水センサーを配置している。
前述した特許文献1に開示される半導体液冷モジュールにおいては、冷却液がOリングを越えて気密空間内に浸入し、一定以上の液面高さまで達して漏水センサーに接触したときに、冷却液の液漏れを検知する。従って、冷却液の液漏れを検知するまでに所定量以上の冷却液の漏れが必要になり、迅速な漏れ検知が困難であった。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、早期に効率よく冷却液の液漏れを検知することができる半導体液冷モジュールを提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明に係る半導体液冷モジュールの第1の態様においては、半導体素子を実装した基板を冷却する冷却液を収容する冷却液用通路が設けられた筐体と、前記筐体における冷却液用通路の周囲に沿って環状に形成された溝部と、前記溝部に嵌合されて、冷却液用通路の冷却液が外方に漏れることを防止する環状のゴムシールと、このゴムシールの外周側に配置され、ゴムシールを越えて冷却液が外方に漏水したことを検知する液漏れ検知センサーと、を備えた半導体液冷モジュールであって、前記ゴムシールの側部には、外周側に向けて突出する位置決め用突設部が設けられ、前記筐体の溝部の外周側には、外周方向に向けて開放される切欠き部が前記溝部に連通して形成され、前記切欠き部に、ゴムシールの位置決め用突設部と該位置決め用突設部の下側に位置する液漏れ検知センサーの検知部とを設けている。
本発明に係る半導体液冷モジュールの第2の態様においては、前記筐体の切欠き部における底面を、前記溝部の底面の高さ以下に配置している。
本発明に係る半導体液冷モジュールの第3の態様においては、前記筐体の切欠き部を1箇所のみ設けている。
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
すなわち、第1の態様に係る半導体液冷モジュールでは、筐体の切欠き部に、ゴムシールの位置決め用突設部と液漏れ検知センサーの検知部とを設けた。従って、ゴムシールを越えて冷却液が外方に漏れると、液漏れ検知センサーの検知部に冷却液が接触することによって液漏れを検知することができる。このように、ゴムシールの位置決め用突設部の下側に液漏れ検知センサーを配置することで、早期に効率よく冷却液の液漏れを検知することができる。
また、ゴムシールの位置決め用突設部を嵌合する切欠き部に、液漏れ検知センサーの検知部を配置するため、液漏れ検知センサーを設置する部位を新たに設ける必要がない。このように、既存の切欠き部を有効活用するので、コスト低減を図ることができる。
また、第2の態様に係る半導体液冷モジュールによれば、ゴムシールを越えて冷却液が外方に漏れると、冷却液が溝部の底面から切欠き部の底面までスムーズに流れ、液漏れ検知センサーの検知部に冷却液が接触しやすくなる。従って、早期、確実、かつ効率よく冷却液の液漏れを検知することができる。
さらに、第3の態様に係る半導体液冷モジュールによれば、ゴムシールを越えて外方に漏れる冷却液が、1箇所の切欠き部に集中する。従って、漏水する冷却液の量が少ない場合でも、確実、かつ効率よく冷却液の液漏れを検知することができる。
以下、本発明の一例としての実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1,2に示すように、本実施形態に係る半導体液冷モジュール1は、下側に配置した筐体3と、該筐体3の上に配設した放熱板7と、該放熱板7の上に配設したパワーモジュール9と、該パワーモジュール9の上に配設したモジュールドライブ基板11と、を備える。
前記筐体3における面方向(横方向)の中央部には、平面視が矩形状に形成され、下方に凹む冷却液用通路5が形成され、該冷却液用通路5内を冷却液13が流通する。また、冷却液用通路5の外周には、平面視が矩形状の溝部15が環状に形成されている。即ち、溝部15は、冷却液用通路5の外周縁に沿って形成されており、溝部15には、環状のゴムシール17が嵌合されている。なお、溝部15の周辺の構成については、詳細に後述する。
このゴムシール17は、長尺状で円柱状に形成されたゴムシール本体19と、該ゴムシール本体19における外周側の側部に一体形成され、外周側に突出する位置決め用突設部21と、を有する。この位置決め用突設部21は、直方体状に形成されている。なお、前記ゴムシール17は、前記溝部15と同様に、平面視で矩形状に形成されている。このため、溝部15に嵌合する際の周方向の嵌合位置を一定位置にすることが好ましく、よって、位置決め用突設部21を設けている。
また、前記放熱板7は、平板状の放熱板本体23と、該放熱板本体23の下面から下方に向けて延びる複数のフィン25と、が一体に形成されてなる。放熱板本体23の周縁部は、ボルト27とナット29を介して筐体3に結合されている。なお、冷却液用通路5には、冷却液13が流れており、放熱板7のフィン25が冷却液13内に浸水されている。
前記放熱板7の上には、パワーモジュール9が配設される。このパワーモジュール9においては、基板31の上に半導体素子33が実装されており、基板31の下面は、前記放熱板本体23の上面に当接した状態で放熱板7に固定されている。また、これらの半導体素子33および基板31は、パワーモジュールケース35の内方に収容されている。なお、パワーモジュール9は、上方に延在する複数のピン37を介してモジュールドライブ基板11に電気的に接続されている。なお、前記放熱板7のフィン25が冷却液13で冷却されることによって、放熱板本体23および基板31を介して半導体素子33が冷却される。
前記モジュールドライブ基板11においては、パワーモジュール9を駆動させるための電子部品39を基板41に実装している。また、モジュールドライブ基板11には、後述する液漏れ検知センサーの一例であるフレキシブルプリント基板43(FPC)の上端が接続されたフレキシブルプリント基板用コネクタ45が配設されている。
次いで、図2〜図7を用いて、筐体3における溝部15の近傍の構造を説明する。
前述したように、冷却液用通路5の外周には、平面視が矩形状の溝部15が環状に形成されている。この溝部15は、全周に亘って断面がU字状の凹溝に形成されている。具体的には、図5に詳細に示すように、溝部15は、底面47と、該底面47における内側端47aから上方に屈曲して延びる内側壁49と、底面47における外側端47bから上方に屈曲して延びる外側壁51と、からU字状に画成されている。この外側壁51は、溝部15の外周側に配置されて周方向に沿って延在する凸部53の内周面となっている。
ここで、図2,6に示すように、凸部53における周方向に沿った所定部位には、溝部15に連通する切欠き部55が1箇所のみ形成されている。この切欠き部55は、溝部15から外周方向に向けて開放されている。切欠き部55は、底面57と、該底面57における一対の周方向端から屈曲して上方に延びる一対の側面59,61と、からU字状に画成されている。そして、切欠き部55の底面57は、溝部15の底面47と同じ高さに形成されている。即ち、切欠き部55の底面57と溝部15の底面47とは、面一状に形成されている。なお、切欠き部55の底面57は、凸部53の外周側の一般面63よりも一段高く形成されている。また、切欠き部55の底面57には、係合ピン65が上方に向けて突出して設けられている。
そして、フレキシブルプリント基板(液漏れ検知センサー)43の下部は、側面視でL字状に屈曲しており、水平方向に延在する端部67には、フレキシブルプリント基板43の幅方向に離間して配置された一対の検知部69,71が設けられている。前記検知部69,71は、フレキシブルプリント基板43の長手方向に沿って延在する細長い形状をしている。これら一対の検知部69,71の上に冷却液13等の液体が存在すると、一対の検知部間の抵抗値が変化するため、冷却液13の液漏れを検出することができる。なお、フレキシブルプリント基板43の端部67には貫通孔73が形成されており、この貫通孔73には、前記切欠き部55の底面57に設けた係合ピン65が挿入可能に構成されている。
次いで、前記切欠き部55に、フレキシブルプリント基板43の端部67およびゴムシール17の位置決め用突設部21を配置する構成を説明する。
まず、図2,3に示すように、筐体3の切欠き部55に、フレキシブルプリント基板43の端部67を嵌合する。具体的には、切欠き部55の底面57に設けた係合ピン65に、フレキシブルプリント基板43の端部67の貫通孔73を通してフレキシブルプリント基板43を保持する。ここで、フレキシブルプリント基板43の端部67の幅寸法は、切欠き部55の幅寸法とほぼ同じであるため、フレキシブルプリント基板43の端部67は安定して保持される。
次に、筐体3の切欠き部55に、ゴムシール17の位置決め用突設部21を嵌合する。具体的には、図2,4に示すように、位置決め用突設部21の幅寸法は、切欠き部55の幅寸法とほぼ同じであるため、位置決め用突設部21を切欠き部55に嵌合しつつ、ゴムシール本体19を溝部15に嵌合することにより、ゴムシール17を筐体3に装着する。
この状態では、図5に示すように、筐体3の凸部53の上端53aと放熱板7の下面との間には、多少の隙間Gが形成される。即ち、ゴムシール本体19の直径の方が、溝部15の深さよりも大きいため、ゴムシール本体19の上端は、凸部53の上端53aよりも上側に配置されると共に、放熱板7の下面に当接する。これにより、冷却液用通路5内の冷却液13は、ゴムシール17よりも内周側に封止される。
一方、図6に示すように、ゴムシール17の位置決め用突設部21の部分では、切欠き部55の底面57の上に、フレキシブルプリント基板43の端部67が載置され、フレキシブルプリント基板43の端部67の上に、ゴムシール17の位置決め用突設部21が配置される。そして、フレキシブルプリント基板43の端部67の先端は、位置決め用突設部21の根本部21aに近接して配置される。
以下に、本実施形態による作用効果を説明する。
(1)筐体3の切欠き部55に、ゴムシール17の位置決め用突設部21と液漏れ検知センサー43の検知部69,71とを設けた。従って、ゴムシール17を越えて冷却液が外方に漏れると、フレキシブルプリント基板43の検知部69,71に冷却液が接触することによって液漏れを検知することができる。このように、ゴムシール17の位置決め用突設部21の下側にフレキシブルプリント基板43を配置することで、早期に効率よく冷却液13の液漏れを検知することができる。
また、ゴムシール17の位置決め用突設部21を嵌合する切欠き部55に、フレキシブルプリント基板43の検知部69,71を配置するため、フレキシブルプリント基板43を設置する部位を新たに設ける必要がない。このように、既存の切欠き部55を有効活用するので、コスト低減を図ることができる。
(2)筐体3の切欠き部55における底面57を、溝部の底面47の高さと同一に設定している。これによれば、ゴムシール17を越えて冷却液13が外方に漏れると、冷却液13が溝部15の底面47から切欠き部55の底面57までスムーズに流れる。よって、フレキシブルプリント基板43の検知部69,71に冷却液13が接触しやすくなり、早期、確実、かつ効率よく冷却液13の液漏れを検知することができる。
(3)筐体3の切欠き部55は、1箇所のみ設けているため、ゴムシール17を越えて外方に漏れる冷却液13が、1箇所の切欠き部55に集中する。従って、漏水する冷却液13の量が少ない場合でも、確実、かつ効率よく冷却液13の液漏れを検知することができる。
(4)フレキシブルプリント基板43の端部67に検知部69,71を配設し、この端部67の先端は、位置決め用突設部21の根本部21aに近接して配置されている。従って、ゴムシール17から漏れた冷却液13がフレキシブルプリント基板43の検知部69,71に早期に到達するため、さらに効率よく冷却液13の液漏れを検知することができる。
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の趣旨に基づいて、種々の変形および変更が可能である。
例えば、本実施形態では、筐体3の切欠き部55における底面57の高さを、溝部の底面47の高さと同一に設定した。しかし、切欠き部55における底面57の高さを、溝部の底面47の高さよりも低く設定してもよい。これによれば、ゴムシール17を越えて漏れた冷却液13が、溝部15の底面47から切欠き部55の底面57までさらにスムーズに流れる。
1 半導体液冷モジュール
3 筐体
5 冷却液用通路
13 冷却液
15 溝部
17 ゴムシール
21 位置決め用突設部
31 基板
33 半導体素子
43 フレキシブルプリント基板(液漏れ検知センサー)
47 底面
55 切欠き部
57 底面
69,71 検知部
3 筐体
5 冷却液用通路
13 冷却液
15 溝部
17 ゴムシール
21 位置決め用突設部
31 基板
33 半導体素子
43 フレキシブルプリント基板(液漏れ検知センサー)
47 底面
55 切欠き部
57 底面
69,71 検知部
Claims (3)
- 半導体素子(33)を実装した基板(31)を冷却する冷却液(13)を収容する冷却液用通路(5)が設けられた筐体(3)と、
前記筐体における冷却液用通路の周囲に沿って環状に形成された溝部(15)と、
前記溝部に嵌合されて、冷却液用通路の冷却液が外方に漏れることを防止する環状のゴムシール(17)と、
このゴムシールの外周側に配置され、ゴムシールを越えて冷却液が外方に漏水したことを検知する液漏れ検知センサー(43)と、を備えた半導体液冷モジュール(1)であって、
前記ゴムシールの側部には、外周側に向けて突出する位置決め用突設部(21)が設けられ、
前記筐体の溝部の外周側には、外周方向に向けて開放される切欠き部(55)が前記溝部に連通して形成され、
前記切欠き部に、ゴムシールの位置決め用突設部と該位置決め用突設部の下側に位置する液漏れ検知センサーの検知部(69,71)とを設けたことを特徴とする半導体液冷モジュール。 - 前記筐体の切欠き部における底面(57)を、前記溝部の底面(47)の高さ以下に配置したことを特徴とする請求項1に記載の半導体液冷モジュール。
- 前記筐体の切欠き部は、1箇所のみ設けることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体液冷モジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014032510A JP2015159159A (ja) | 2014-02-24 | 2014-02-24 | 半導体液冷モジュール |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014032510A JP2015159159A (ja) | 2014-02-24 | 2014-02-24 | 半導体液冷モジュール |
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JP2014032510A Pending JP2015159159A (ja) | 2014-02-24 | 2014-02-24 | 半導体液冷モジュール |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017031250A (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-09 | ファナック株式会社 | 切削液の付着を報知可能なモータ駆動装置 |
CN109788710A (zh) * | 2017-11-14 | 2019-05-21 | 丰田自动车株式会社 | 电力控制装置及其车载构造 |
CN114967886A (zh) * | 2022-06-13 | 2022-08-30 | 英业达科技有限公司 | 串联液冷板系统 |
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2014
- 2014-02-24 JP JP2014032510A patent/JP2015159159A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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