JP2016136574A - Cooler and lamination unit - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書が開示する技術は、冷却器、及び、電子部品と冷却器が積層されている積層ユニットに関する。 The technology disclosed in the present specification relates to a cooler and a stacked unit in which an electronic component and a cooler are stacked.
半導体素子やCPU等の電子部品は、一般に発熱する。その発熱する電子部品を冷却するために冷却器が備えられる場合がある。そのような冷却器が、例えば、特許文献1に開示されている。特許文献1に開示される冷却器は、液体冷媒が通過する流路(引用文献1では凹部と称する)が設けられた冷却器本体と、その凹部の開口を塞ぐ金属板を備える。金属板の凹部と対向する面には、フィンが設けられている。電子部品から金属板へと伝わった電子部品の熱は、フィンに伝わり、フィンから液体冷媒へと伝わる。 Electronic components such as semiconductor elements and CPU generally generate heat. A cooler may be provided to cool the heat generating electronic components. Such a cooler is disclosed in Patent Document 1, for example. The cooler disclosed in Patent Document 1 includes a cooler body provided with a flow path (referred to as a recess in Cited Document 1) through which a liquid refrigerant passes, and a metal plate that closes the opening of the recess. Fins are provided on the surface of the metal plate facing the recess. The heat of the electronic component transmitted from the electronic component to the metal plate is transmitted to the fin, and is transmitted from the fin to the liquid refrigerant.
特許文献1に示す冷却器において、液体冷媒がフィンの側面に接触しつつ流れることで、電子部品からの熱が効率よく液体冷媒に伝達される。一方、特許文献1に示す冷却器を組み立てる場合、組立公差を考慮する必要がある。そのため、凹部の底面とフィンの先端面の間には隙間が設けられる。液体冷媒は、この隙間にも流れる。この隙間を流れる液体冷媒の分だけフィンの側面を流れる液体冷媒の流量が低下し、冷却器の冷却効率が損なわれる虞がある。 In the cooler shown in Patent Document 1, the liquid refrigerant flows while contacting the side surfaces of the fins, so that the heat from the electronic component is efficiently transmitted to the liquid refrigerant. On the other hand, when assembling the cooler shown in Patent Document 1, it is necessary to consider assembly tolerances. Therefore, a gap is provided between the bottom surface of the recess and the tip surface of the fin. Liquid refrigerant also flows through this gap. There is a possibility that the flow rate of the liquid refrigerant flowing through the side surfaces of the fins is reduced by the amount of the liquid refrigerant flowing through the gap, and the cooling efficiency of the cooler is impaired.
上記の隙間に流れる液体冷媒の流量を少なくする対策として、上記の隙間に弾性部材を配置することが考えられる。弾性部材により上記の隙間が狭まるとともに、組立公差に応じて、弾性部材は凹部の底面とフィンの先端面の間に挟まれて弾性変形する。しかし、このような弾性部材を配置すると、組立時に弾性部材からフィンに反力が作用し、金属板の冷却器本体への組立性が悪化する虞がある。本明細書では、凹部の底面とフィンの先端面との隙間を狭くするために弾性部材を備えるとともに、組立時に弾性部材から作用する反力を抑制する技術を提供する。 As a measure for reducing the flow rate of the liquid refrigerant flowing in the gap, it is conceivable to arrange an elastic member in the gap. The above-mentioned gap is narrowed by the elastic member, and the elastic member is elastically deformed by being sandwiched between the bottom surface of the recess and the tip surface of the fin according to the assembly tolerance. However, when such an elastic member is disposed, a reaction force acts on the fin from the elastic member at the time of assembly, and the assemblability of the metal plate to the cooler body may be deteriorated. In the present specification, a technique is provided that includes an elastic member in order to narrow the gap between the bottom surface of the recess and the tip end surface of the fin, and suppresses a reaction force acting from the elastic member during assembly.
一般に、同一の弾性部材を同一の長さだけ圧縮する場合に、弾性部材を圧縮する部材と弾性部材との接触面の面積が狭いほど、弾性部材を圧縮する力は小さくなる。即ち、組立公差に応じて圧縮される長さが同じであれば、フィンの先端面に接触する弾性部材の接触面積が小さいほど、弾性部材からフィン(即ち、金属板)に作用する反力を小さくすることができる。 In general, when the same elastic member is compressed by the same length, the smaller the area of the contact surface between the member that compresses the elastic member and the elastic member, the smaller the force that compresses the elastic member. That is, if the length compressed according to the assembly tolerance is the same, the smaller the contact area of the elastic member that contacts the tip of the fin, the smaller the reaction force that acts on the fin (ie, metal plate) from the elastic member. Can be small.
本明細書が開示する冷却器は、電子部品を冷却する冷却器である。冷却器は、冷却器本体と、金属板と、弾性板を備えている。冷却器本体は、電子部品に対向して配置されており、内部に冷媒の流路が設けられているとともに、電子部品に対向する面に流路に通じる開口が設けられている。金属板は、一方の面が電子部品に接しており、他方の面が開口を塞いでおり、他方の面にフィンが設けられている。そして、弾性板は、流路の底面に配置されており、金属板と対向する面に複数の突起が設けられているとともに、突起の先端がフィンの先端に当接している。 The cooler disclosed in the present specification is a cooler that cools an electronic component. The cooler includes a cooler body, a metal plate, and an elastic plate. The cooler body is disposed so as to face the electronic component, and the coolant channel is provided therein, and an opening leading to the channel is provided on the surface facing the electronic component. One surface of the metal plate is in contact with the electronic component, the other surface blocks the opening, and a fin is provided on the other surface. The elastic plate is disposed on the bottom surface of the flow path, and a plurality of protrusions are provided on the surface facing the metal plate, and the tips of the protrusions are in contact with the tips of the fins.
このような構成によれば、フィンの先端に接触するのは、複数の突起の先端となる。複数の突起がない場合、フィンの先端面の全体が弾性板に接触する。一方で、複数の突起があることにより、フィンの先端面には、突起と当接する箇所と当接しない箇所が存在することになる。即ち、フィンの先端面に接触する弾性板の接触面積を小さくすることができる。よって、突起からフィン(即ち、金属板)に作用する反力を低減することができる。さらに、弾性板により流路溝の底面とフィンの先端面との隙間を狭くすることができるので、この隙間に流れる液体冷媒の流量を低減することができる。 According to such a configuration, the tips of the plurality of protrusions are in contact with the tips of the fins. When there are no plurality of protrusions, the entire tip surface of the fin comes into contact with the elastic plate. On the other hand, due to the presence of the plurality of protrusions, there are places on the tip surface of the fin that do not contact the protrusions and do not contact each other. That is, the contact area of the elastic plate that contacts the front end surface of the fin can be reduced. Therefore, the reaction force that acts on the fin (that is, the metal plate) from the protrusion can be reduced. Furthermore, since the elastic plate can narrow the gap between the bottom surface of the channel groove and the tip end surface of the fin, the flow rate of the liquid refrigerant flowing through the gap can be reduced.
さらに、本明細書では、上記の冷却器の技術を発展させた新規な積層ユニットも開示する。本願が開示する積層ユニットは、夫々が半導体素子を収容している複数のパワーカードと、複数のパワーカードと積層されており、夫々が複数のパワーカードの夫々と接している複数の冷却器を備えている。複数の冷却器の夫々は、冷却器本体と、2枚の金属板と、弾性板を備えている。冷却器本体は、内部に冷媒の流路が設けられているとともに、積層方向の両面に流路に通じる開口が互いに対向するように設けられている。2枚の金属板は、積層方向の両面に設けられている上記の開口の夫々を塞いでおり、開口の側に位置している一方の面にフィンが設けられており、一方の面と反対側に位置する他方の面にパワーカードが接している。そして、弾性板は、2枚の金属板の一方に設けられているフィンと他方に設けられているフィンとの間に配置されており、金属板と対向する少なくとも一方の面に複数の突起が設けられているとともに、突起の先端がフィンの先端に当接している。この積層ユニットでも、上記の冷却器と同様な効果を得ることができる。 In addition, the present specification also discloses a novel laminated unit in which the above-described cooler technology is developed. The stacked unit disclosed in the present application includes a plurality of power cards each housing a semiconductor element, and a plurality of coolers that are stacked with a plurality of power cards, each of which is in contact with each of the plurality of power cards. I have. Each of the plurality of coolers includes a cooler body, two metal plates, and an elastic plate. The cooler main body is provided with a flow path for the refrigerant inside, and is provided on both surfaces in the stacking direction so that openings leading to the flow path face each other. The two metal plates block each of the openings provided on both surfaces in the stacking direction, and fins are provided on one surface located on the opening side, opposite to the one surface. The power card is in contact with the other surface located on the side. The elastic plate is disposed between the fin provided on one of the two metal plates and the fin provided on the other, and a plurality of protrusions are provided on at least one surface facing the metal plate. The tip of the protrusion is in contact with the tip of the fin. Even in this laminated unit, the same effect as the above cooler can be obtained.
本明細書が開示する技術によれば、冷却器及び積層ユニットにおいて、組立性が低下することを抑えつつ冷却効率の向上を図ることができる。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 According to the technology disclosed in the present specification, in the cooler and the stacked unit, it is possible to improve the cooling efficiency while suppressing deterioration in assembling property. Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “DETAILED DESCRIPTION”.
(第1実施例)
図面を参照して第1実施例の冷却器を説明する。図1に第1実施例の冷却器100の正面断面図を示す。また、図2に、図1のII−II線における側面断面図を示す。なお、図1、図2及び後述する図3−図9には、共通するXYZ座標系が示されており、以下では、適宜、そのXYZ座標系を利用して構成を説明する。冷却器100は、パワーカード4を冷却するための冷却器である。パワーカード4は、半導体素子4bを樹脂でモールドしたデバイスである。ここで、半導体素子4bを覆う樹脂を樹脂モールド体4aと称する。冷却器100は、冷却器本体2と、金属板3と、弾性板6を備えている。冷却器本体2には、内側に冷媒が通過する窪み2aと、流入口13と、流出口14が設けられている。流入口13と流出口14は互いに対向するように配置されており、窪み2aは流入口13と流出口14に通じている。流入口13から流入する冷媒は、窪み2aに流れ込む。窪み2aに流れ込んだ冷媒は、後述する複数のフィン3aの間を通過し、流出口14へと流れる。そして、冷媒は、流出口14から冷却器100の外へと流出する。即ち、冷却器100の内側には、窪み2aと、流入口13と、流出口14により構成される流路が設けられている。図2に示すように、冷媒はY軸方向に流れる。冷媒は、例えば、水やLLC(long-life coolantの略)である。
(First embodiment)
The cooler of the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front sectional view of the cooler 100 of the first embodiment. FIG. 2 is a side sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 and 2 and FIGS. 3 to 9 described later show a common XYZ coordinate system, and the configuration will be described below using the XYZ coordinate system as appropriate. The cooler 100 is a cooler for cooling the
金属板3は、窪み2aの開口を塞ぐように、冷却器本体2の上に配置されている。金属板3の窪み2aが位置する側とは反対側の面(即ち、上面)には、冷却対象であるパワーカード4が配置されている。パワーカード4と金属板3との間には、絶縁を確保するために絶縁板8が配置されている。絶縁板8と金属板3との間には、伝熱性の高いグリス7が塗布されている。一方、金属板3の窪み2aが位置する側の面(即ち、下面)には、複数のフィン3aが設けられている。複数のフィン3aの各フィンは、平板であり、同一の形状をしている。図1では、複数のフィンのうちの一つに符号3aを付して、複数のフィン3aを示していることに留意されたい。複数のフィン3aは、その側面が互いに対向するように平行に並んでいる。図1に示すように、複数のフィン3aは、間隔L1で等間隔に、X軸方向に並んでいる。また、図2に示すように、複数のフィン3aは、冷媒が流れる方向(即ち、Y軸方向)に面積最大の側面が平行になるように配置されている。なお、本明細書では、便宜のため、Z軸正方向を「上」と称し、Z軸負方向を「下」として構成を説明する。
The
冷却器100を組み立てる際の組立公差を考慮して、複数のフィン3aの先端と窪み2aの底面との間には、隙間が設けられる。後述する弾性板6は、この隙間を埋めるように、複数のフィン3aの先端と窪み2aの底面との間に配置される。
Considering assembly tolerance when assembling the cooler 100, a gap is provided between the tips of the
弾性板6は、ゴム等の弾性体により作られた板である。弾性板6は、窪み2aの底面の全面を覆うように配置されている。図中に示すように、弾性板6の上面、即ち、金属板3と対向する面には、複数の突起6aが設けられている。図1に示すように、複数の突起6aのX軸方向における一列に含まれる突起の夫々は、複数のフィン3aの夫々に対向するように配置されている。そして、複数の突起6aのX軸方向における一列に含まれる突起の夫々の先端は、複数のフィン3aの夫々の先端と当接している。複数の突起6aの詳細な構造については後述する。
The
冷却器100は、パワーカード4の上に、パワーカード4を金属板3に押圧するための保持板5を備えている。保持板5は、冷却器本体2にボルト9により締結されており、ボルト9の締結力により、パワーカード4が金属板3に押圧されている。この締結力により、グリス7が薄く引き延ばされるとともに、パワーカード4と絶縁板8の間、及び、絶縁板8と金属板3の間がよく密接する。パワーカード4と絶縁板8の間、及び、絶縁板8と金属板3の間がよく密接することで、パワーカード4と金属板3の間で伝熱性が高められる。また、ボルト9の締結力により、弾性板6の複数の突起6aは、複数のフィン3aに当接するとともに複数のフィン3aにより下方に押され圧縮変形している。また、金属板3と冷却器本体2の上面との間には、ガスケット12が設けられている。ボルト9の締結力によりガスケット12も押圧されており、押圧されたガスケット12により金属板3と冷却器本体2の上面との間が封止される。
The cooler 100 includes a holding
図3−図5を参照して、弾性板6について説明する。図3は、弾性板6の平面図である。図4は、弾性板6の側面図である。図5は、弾性板6の部分斜視図である。図3−図5に示すように、弾性板6の上面(即ち、金属板3と対向する面)には、複数の突起6aが設けられている。図4、図5によく表されているように、複数の突起6aは夫々が、正四角錐形状をしている。複数の突起6aは、全て同一の形状をしている。図3によく表されているように、上方向(即ち、Z軸方向)から見たときに、複数の突起6aは、縦横斜めに等間隔に並んでいる。そして、複数の突起6aは、縦方向と横方向のいずれか(即ち、X軸方向とY軸方向のいずれか)から見たときに、偶数列の突起と奇数列の突起が半ピッチずれるように二次元的に配置されている。別言すれば、複数の突起6aを縦方向と横方向のいずれかから見たときに、一つの列の隣接する突起の間に、その一つの列の次の列に含まれる一つの突起が位置している。図4において、Y軸方向から見たときに、一つの列に含まれる隣接する突起は、間隔L2で等間隔に並んでいる。この突起の間隔L2は、複数のフィン3aの間隔L1と同じである。そして、上述したように、複数の突起6aのY軸方向における一列に含まれる突起の夫々が、複数のフィン3aと対向するように配置される。なお、X軸方向から見たときも、一つの列に含まれる隣接する突起は、間隔L2で等間隔に並んでいる。
The
また、上述したように、複数の突起6aは、偶数列の突起と奇数列の突起が半ピッチずれるように配置されている。よって、奇数列の突起が複数のフィン3aと対向するように配置される場合、偶数列の突起は複数のフィン3aの間に配置される(図1参照)。即ち、複数の突起6aにおいて、複数のフィン3aのいずれとも当接しない突起が存在することになる。
Further, as described above, the plurality of
また、複数の突起6aの高さHは、上述した組立公差に応じて設計される。具体的には、高さHは、組立公差が最大となった場合に、フィンの先端が突起の根元にまで到達しないような高さに余裕を持って設計される。これにより、組立公差が最大の場合でも、フィンの先端面の全面が弾性板6に接触することはない。
Further, the height H of the plurality of
複数のフィン3aを冷媒の流路内に備える冷却器100は、冷媒が複数のフィン3aの側面に接触しつつ流れることで、パワーカード4からの熱が効率よく冷媒に伝わる。即ち、複数のフィン3aの間に流れる冷媒の流量が高まるほど、冷却器100の冷却効率も高まる。上述の構成によれば、複数のフィン3aと窪み2aの底面の間に有る隙間に、弾性板6が配置される。この弾性板6により、複数のフィン3aと窪み2aの底面の間の隙間が狭められるため、この隙間に流れる冷媒は少なくなる。よって、複数のフィン3aの間に流れる冷媒の流量が低下することが抑えられ、冷却器100の冷却効率が損なわれることが防止される。
In the cooler 100 including the plurality of
また、上述の構成によれば、複数のフィン3aの先端に当接するのは、複数の突起6aの先端となる。複数の突起6aが無い場合、フィンの先端の全面が弾性板6に当接する。しかし、複数の突起6aが有る場合、フィンの先端には突起と当接する箇所と当接しない箇所が混在することになる。即ち、フィンの先端面に接触する弾性板6の接触面積を小さくすることができる。よって、弾性板6から複数のフィン3a(即ち、金属板3)に作用する反力を低減することができる。反力が低減されることで、冷却器100の組立性を損なうことなく、複数のフィン3aと窪み2aの底面との間の隙間を狭めることができる。
Moreover, according to the above-mentioned structure, it is the front-end | tip of
また、上述の構成によれば、複数の突起6aにおいて、複数のフィン3aのいずれとも当接しない突起が存在する。このような突起の付近では、冷媒の流れが乱れて乱流が発生し易くなる。この乱流により冷媒の流速が高まり、冷却効率の向上が期待される。
Further, according to the above-described configuration, the plurality of
(第2実施例)
図6−図8を参照して、第2実施例の冷却器120について説明する。図6は、冷却器120の正面断面図である。冷却器120の弾性板26以外の構成は、第1実施例の冷却器100と同じである。以下では、第1実施例と異なる弾性板26について説明する。図6に示すように、弾性板26の上面には、棒状の複数の突起26aが設けられている。複数の突起26aの先端は、複数のフィン3aの先端に当接している。そして、複数の突起26aは、ボルト9の締結力により複数のフィン3aで下方に押されることで、折れ曲がるように変形する。
(Second embodiment)
With reference to FIGS. 6-8, the cooler 120 of 2nd Example is demonstrated. FIG. 6 is a front sectional view of the cooler 120. The configuration of the cooler 120 other than the
図7は、冷却器120の弾性板26の平面図である。図8は、弾性板26の部分斜視図である。図7−図8によく表されているように、複数の突起26aは円柱形状である。図7に示すように、複数の突起26aは、上方向(即ち、Z軸方向)から見たときに、縦横に二次元的に並んでいる。そして、複数の突起26aは、縦方向と横方向のいずれか(即ち、X軸方向とY軸方向のいずれか)から見たときに、偶数列の突起と奇数列の突起が半ピッチずれるように配置されている。別言すれば、複数の突起26aを縦方向と横方向のいずれかから見たときに、一つの列の隣接する突起の間に、その一つの列の次の列に含まれる一つの突起が位置している。図6では、図の見易さのために、一つの列の隣接する突起の間から見える次の列に含まれる一つの突起の図示が省略されている。複数のフィン3aの並び方向(即ち、X軸方向)における複数の突起26aの間隔L3は、複数のフィン3aの間隔L1より小さい。ここで、間隔L3は、間隔L1の約数ではない値が選ばれる。これにより、図6に示されているように、複数の突起26aは、複数のフィン3aに対してランダムに当接し、複数の突起26aは変形する。よって、複数の突起26aの変形後の形状は、一様ではなく、様々な形状となる。また、偶数列の突起と奇数列の突起が半ピッチずれるように配置されていること、及び、複数の突起26aの間隔L3が複数のフィン3aの間隔L1より小さいことにより、複数の突起26aにおいて、複数のフィン3aの先端と当接しない突起が存在することになる。
FIG. 7 is a plan view of the
複数の突起26aの太さは、複数のフィン3aの間隔L1と比べて十分細く、糸状であることが望ましい。図6−図8では、突起の構成を理解し易くするために、複数の突起26aを大きく誇張して描いている。
It is desirable that the thickness of the plurality of
このような構成においても、第1実施例と同様の効果が得られる。さらに、複数の突起26aが一様でない様々な形状に変形することで、乱流の発生をさらに促進することが期待される。
Even in such a configuration, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, it is expected that the generation of turbulent flow is further promoted by deforming the plurality of
(第3実施例)
図9を参照して、第3実施例の冷却器130について説明する。図9は、第1実施例の図2と同じ方向における、冷却器130の側面断面図である。冷却器130は、3個の半導体素子34b、34c、34dを樹脂モールド体34aで覆ったパワーカード34を冷却するための冷却器である。冷却器130は、第1実施例と同様に、冷却器本体32、金属板33、弾性板36を備えている。また、金属板33とパワーカード34の間には、絶縁板38とグリス37が配置されており、金属板33と冷却器本体32の間にはガスケット42が配置されている。冷却器本体32の上面には、窪み32aが設けられている。金属板33は、窪み32aを覆うように配置されている。金属板33の下面、即ち、窪み32aの位置する側の面には、複数のフィンから構成されるフィン群33b、33c、33dが3箇所に分かれて設けられている。フィン群33b、33c、33dの夫々は、パワーカード34の半導体素子34b、34c、34dの夫々と対向するように配置されている。また、弾性板36は、窪み32aの底面の全面を覆うように窪み32aの底面に配置されている。弾性板36の上面、即ち、金属板33と対向する面には、複数の突起から構成される突起群36b、36c、36dが3箇所に分かれて設けられている。突起群36b、36c、36dの夫々は、フィン群33b、33c、33dの夫々と対向するように配置されている。突起群36b、36c、36dの夫々の先端は、フィン群33b、33c、33dの夫々の先端に当接している。突起群36b、36c、36dの突起の形状及び並び方は、第1実施例の複数の突起6aと同様である。
(Third embodiment)
With reference to FIG. 9, the cooler 130 of 3rd Example is demonstrated. FIG. 9 is a side cross-sectional view of the cooler 130 in the same direction as FIG. 2 of the first embodiment. The cooler 130 is a cooler for cooling the
発熱源である半導体素子34b、34c、34dの夫々の直下が、発熱量の高い箇所である。上述の構成によれば、発熱量の高い箇所に選択的にフィンを配置することができる。選択的にフィンを配置することで、フィンを全面に配置するよりも流路抵抗を小さくすることができ、冷媒の流速の低下を抑えて冷却効率の向上を図ることができる。
Immediately below each of the
(第4実施例)
本明細書で開示する冷却器の技術は、複数の冷却器と複数のパワーカードを積層する積層ユニットにも採用することができる。図10−図12を参照して、本明細書で開示する冷却器の構造を採用した積層ユニットについて説明する。図10−図12には、共通するXYZ座標系が示されており、以下では、適宜、そのXYZ座標系を利用して構成を説明する。X軸方向が、積層ユニットの積層方向に一致する。
(Fourth embodiment)
The technology of the cooler disclosed in the present specification can also be applied to a stacked unit in which a plurality of coolers and a plurality of power cards are stacked. With reference to FIGS. 10-12, the laminated unit which employ | adopted the structure of the cooler disclosed by this specification is demonstrated. 10 to 12 show a common XYZ coordinate system, and the configuration will be described below using the XYZ coordinate system as appropriate. The X-axis direction coincides with the stacking direction of the stacking unit.
図10は、積層ユニット200の斜視図である。積層ユニット200は、電力変換器に内蔵される部品である。積層ユニット200は、複数の冷却器51a−51eと複数のパワーカード52a−52dが交互に積層されることで構成されている。パワーカード52aの両側には冷却器51a、51bが接している。他のパワーカードについても同様である。積層ユニット200の積層方向の両端に位置する冷却器51a、51eに関しては、一方の面だけにパワーカード52a、52dが接している。冷却器51aのパワーカード52aが接していない面には、冷媒供給管54と冷媒排出管55を有するカバー53aが取り付けられている。冷却器51eのパワーカード52dが接してない面にも、カバー53bが取り付けられている。カバー53aに設けられた冷媒供給管54から供給された冷媒は、全ての冷却器51a−51eに分配される。冷媒は各冷却器51a−51eの流路を通過する間に隣接するパワーカード52a−52dから熱を吸収する。その後、冷媒は、カバー53aに設けられた冷媒排出管55から排出される。
FIG. 10 is a perspective view of the
冷却器51a−51eは全て同一構造を有している。図11は、代表して、冷却器51bの分解斜視図を示す。なお、図11には、冷却器51bの積層方向(即ち、X軸方向)の両側に位置するパワーカード52a、52bを仮想線で描いてある。冷却器51bは、樹脂製の本体(冷却器本体61)と、弾性板71と、一対の金属板81a、81bと、一対のガスケット91a、91bで構成されている。冷却器本体61の内部には冷媒が流れる流路Psが形成されている。冷却器本体61には、両側のパワーカード52a、52bの夫々と対向する位置に冷却器開口62a、62bが設けられている。冷却器開口62a、62bは本体内部の流路Psに通じている。
The
冷却器本体61はY軸方向に横長であり、Y軸方向の両端の夫々に筒部61a、61bが設けられている。筒部61a、61bは、積層方向に延びている。筒部61a、61bの内側の空洞は、流路Psに通じている。積層ユニット200では、筒部61a(61b)の内側の空洞が隣接する冷却器同士で連通している。冷媒供給管54(図4参照)は、筒部61aの内側の空洞と連通している。冷媒供給管54から供給される冷媒は筒部61aの内側の空洞を通じて全ての冷却器51a−51eに分配される。筒部61aの内側の空洞から供給された冷媒は、流路PsをY軸方向に流れ、筒部61bの内側の空洞へと流れる。筒部61bの内側の空洞は、冷媒排出管55(図4参照)と連通している。冷媒は、冷媒排出管55から排出される。なお、この説明は、流路Psが金属板81a、81bにより塞がれた状態を前提に説明していることに留意されたい。
The
冷却器本体61の一方の冷却器開口62aはガスケット91aを挟んで金属板81aにより塞がれる。他方の冷却器開口62bはガスケット91bを挟んで金属板81bにより塞がれる。金属板81aの流路Ps側を向く面(即ち、冷却器開口62aの側に位置する面)に、複数のフィン82aが設けられており、その反対側の面にパワーカード52aが接している。複数のフィン82aは、流路Psの中に配置されることになる。パワーカード52aの熱は、金属板81aとそれに設けられたフィン82aを介して冷媒に吸収される。金属板81bも、金属板81aと同様に複数のフィン82bが設けられている。
One
弾性板71は、流路Psの内側に配置される。図12は、冷却器51bが組立てられた状態において、図11のXII−XII線における断面図を示す。図12に示すように、弾性板71は、金属板81aに設けられている複数のフィン82aの先端と、金属板81bに設けられている複数のフィン82bの先端の間に配置されている。弾性板71の積層方向(即ち、X軸方向)における両面には、第1実施例の複数の突起6aと同様の複数の突起71a、71bが設けられている。即ち、弾性板71は、図3−図5に示す弾性板6の上下の両面に複数の突起6aが設けられる場合と同じ構造を有している。複数の突起71a、71bの先端の夫々は、複数のフィン82a、82bの先端の夫々に当接している。ここで、複数の突起71a、71bのピッチは、複数のフィン82a、82bのピッチより小さくなっている。そして、複数の突起71a、71bの中で、複数のフィン82a、82bのいずれにも当接しない突起が存在する。
The
このような構成によれば、複数のフィン82aの先端と複数のフィン82bの先端の間の隙間を弾性板71で狭めることができる。よって、第1実施例と同様に、複数のフィン82aの先端と複数のフィン82bの先端の間の隙間を通過する冷媒の流量を低減し、複数のフィン82a、82bの側面を通過する冷媒の流量が低下することを抑えることができる。
According to such a configuration, the gap between the tips of the plurality of
また、弾性板71の複数の突起71a、71bにより、第1実施例と同様に、弾性板71から金属板81a、81bに作用する反力を低減することができる。積層ユニット200は、冷却器51a−51eとパワーカード52a−52dを密接させるために積層方向に圧縮荷重を作用させる場合がある。弾性板71による反力が大きいと、積層ユニット200を圧縮するための圧縮荷重を大きくする必要があり、積層ユニット200の組立性が低下する虞がある。複数の突起71a、71bを備える弾性板71を採用することにより、弾性板71による反力が小さく抑えられ、積層ユニット200を圧縮するための圧縮荷重も大きくなることが抑えられる。反力が低減されることで、積層ユニット200の組立性を損なうことなく、複数のフィン82aの先端と複数のフィン82bの先端の間の隙間を狭めることができる。
Moreover, the reaction force which acts on the
また、複数の突起71a、71bの中で、複数のフィン82a、82bのいずれにも当接しない突起が存在することで、第1実施例、第2実施例と同様に、乱流の発生を促進し、冷却効率の向上を図ることが期待できる。
Further, among the plurality of
以下、実施例で示した技術に関する留意点を述べる。弾性板に設けられる突起の形状は、実施例の形状に限らない。例えば、多角錐や多角柱の形状であってもよい。また、本明細書で開示する冷却器の冷却対象は、パワーカードに限らない。例えば、コンデンサやリアクトル、CPU等の他の電子部品を冷却対象としてもよい。 Hereinafter, points to be noted regarding the technology shown in the embodiments will be described. The shape of the protrusion provided on the elastic plate is not limited to the shape of the embodiment. For example, the shape may be a polygonal pyramid or a polygonal column. Further, the cooling target of the cooler disclosed in the present specification is not limited to the power card. For example, other electronic components such as a capacitor, a reactor, and a CPU may be cooled.
また、第4実施例において、複数の突起は、弾性板71の積層方向における両面の少なくとも一方に設けられていればよい。
In the fourth embodiment, the plurality of protrusions only need to be provided on at least one of both surfaces in the stacking direction of the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2、32:冷却器本体
2a、32a:窪み
3、33:金属板
3a:複数のフィン
4、34:パワーカード
4a、34a:樹脂モールド体
4b、34b、34c、34d:半導体素子
5:保持板
6、26、36:弾性板
6a、26a:複数の突起
7、37:グリス
8、38:絶縁板
9:ボルト
12、42:ガスケット
13:流入口
14:流出口
33b、33c、33d:フィン群
36b、36c、36d:突起群
51a−51e:冷却器
52a−52d:パワーカード
54:冷媒供給管
55:冷媒排出管
61:冷却器本体
61a、61b:筒部
62a、62b:冷却器開口
71:弾性板
71a、71b:複数の突起
81a、81b:金属板
82a、82b:複数のフィン
91a、91b:ガスケット
100、120、130:冷却器
200:積層ユニット
2, 32:
Claims (2)
前記電子部品に対向して配置されており、内部に冷媒の流路が設けられているとともに、前記電子部品に対向する面に前記流路に通じる開口が設けられている冷却器本体と、
一方の面が前記電子部品に接しており、他方の面が前記開口を塞いでおり、前記他方の面にフィンが設けられている金属板と、
前記流路の底面に配置されており、前記金属板と対向する面に複数の突起が設けられているとともに、前記突起の先端が前記フィンの先端に当接している弾性板と、
を備えていることを特徴とする冷却器。 A cooler for cooling electronic components,
A cooler body that is disposed opposite to the electronic component, provided with a refrigerant flow path therein, and provided with an opening leading to the flow path on a surface facing the electronic component;
One surface is in contact with the electronic component, the other surface closes the opening, and a metal plate provided with fins on the other surface;
An elastic plate disposed on the bottom surface of the flow path, provided with a plurality of protrusions on a surface facing the metal plate, and a tip of the protrusion abutting a tip of the fin;
A cooler characterized by comprising:
前記複数のパワーカードと積層されており、夫々が前記複数のパワーカードの夫々と接している複数の冷却器と、
を備えており、
前記複数の冷却器の夫々は、
内部に冷媒の流路が設けられているとともに、前記積層方向の両面に前記流路に通じる開口が互いに対向するように設けられている冷却器本体と、
前記積層方向の両面に設けられている前記開口の夫々を塞いでおり、前記開口の側に位置している一方の面にフィンが設けられており、前記一方の面と反対側に位置する他方の面に前記パワーカードが接している2枚の金属板と、
前記2枚の金属板の一方に設けられている前記フィンと他方に設けられている前記フィンとの間に配置されており、前記金属板と対向する少なくとも一方の面に複数の突起が設けられているとともに、前記突起の先端が前記フィンの先端に当接している弾性板と、
を備えていることを特徴とする積層ユニット。 A plurality of power cards each containing a semiconductor element;
A plurality of coolers stacked with the plurality of power cards, each in contact with each of the plurality of power cards;
With
Each of the plurality of coolers is
A cooler main body provided with a refrigerant flow path therein and openings on both sides in the stacking direction so as to face each other;
Each of the openings provided on both surfaces in the stacking direction is closed, fins are provided on one surface located on the opening side, and the other located on the opposite side of the one surface Two metal plates that are in contact with the power card,
It is arranged between the fin provided on one of the two metal plates and the fin provided on the other, and a plurality of protrusions are provided on at least one surface facing the metal plate. And an elastic plate in which the tip of the protrusion is in contact with the tip of the fin;
A laminated unit comprising:
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-
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- 2015-01-23 JP JP2015011177A patent/JP2016136574A/en active Pending
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