JP4473086B2 - Semiconductor device cooling system - Google Patents

Semiconductor device cooling system Download PDF

Info

Publication number
JP4473086B2
JP4473086B2 JP2004281630A JP2004281630A JP4473086B2 JP 4473086 B2 JP4473086 B2 JP 4473086B2 JP 2004281630 A JP2004281630 A JP 2004281630A JP 2004281630 A JP2004281630 A JP 2004281630A JP 4473086 B2 JP4473086 B2 JP 4473086B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling
semiconductor device
cooled
case
cooling medium
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004281630A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006100356A (en
Inventor
猛 松井
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.)
Kyocera Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Toyota Motor Corp
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 Kyocera Corp, Toyota Motor Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2004281630A priority Critical patent/JP4473086B2/en
Publication of JP2006100356A publication Critical patent/JP2006100356A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4473086B2 publication Critical patent/JP4473086B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Description

この発明は、半導体装置の冷却装置に関し、より特定的には、浸漬型の冷却構造を採用する半導体装置の冷却装置に関する。   The present invention relates to a cooling device for a semiconductor device, and more particularly to a cooling device for a semiconductor device that employs an immersion type cooling structure.

最近、環境に配慮した自動車として、ハイブリッド自動車（Hybrid Vehicle）および電気自動車（Electric Vehicle）が注目されている。ハイブリッド自動車は、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。つまり、エンジンを駆動することにより動力源を得るとともに、直流電源からの直流電圧をインバータによって交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によりモータを回転することによって動力源を得るものである。   Recently, hybrid vehicles and electric vehicles have attracted attention as environmentally friendly vehicles. A hybrid vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source in addition to a conventional engine. In other words, a power source is obtained by driving the engine, a DC voltage from a DC power source is converted into an AC voltage by an inverter, and a motor is rotated by the converted AC voltage to obtain a power source.

また、電気自動車は、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とする自動車である。   An electric vehicle is a vehicle that uses a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source.

このようなハイブリッド自動車または電気自動車においては、インバータに加えて、直流電源からの直流電圧を昇圧してインバータに供給し、または、インバータからの直流電圧を降圧して直流電源に供給する昇降圧コンバータが一般に備えられる。   In such a hybrid vehicle or electric vehicle, in addition to the inverter, a step-up / down converter that boosts a DC voltage from a DC power source and supplies the boosted DC voltage to the inverter, or steps down a DC voltage from the inverter and supplies the DC power source. Is generally provided.

このようなインバータおよび昇降圧コンバータとしては、上アームおよび下アームの各々に半導体スイッチング素子を接続して構成したパワーモジュールを複数個組み込んだ構成が知られている。パワーモジュールにおいては、高密度実装の要求が高まっており、これを実現するためには、パワーモジュールが動作時に発生した熱を素早く放熱することによって、温度上昇を抑えることが重要となる。そこで、従来より、冷却効率に優れた半導体装置の冷却構造が多数提案されている（たとえば特許文献１，２参照）。   As such an inverter and a step-up / down converter, a configuration in which a plurality of power modules configured by connecting a semiconductor switching element to each of an upper arm and a lower arm is incorporated is known. In power modules, there is an increasing demand for high-density mounting, and in order to realize this, it is important to suppress the temperature rise by quickly dissipating heat generated during operation of the power module. Therefore, many cooling structures for semiconductor devices having excellent cooling efficiency have been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

図１１は、たとえば特許文献１に記載される従来の半導体装置の冷却装置の構成図である。   FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional cooling device for a semiconductor device described in Patent Document 1, for example.

図１１を参照して、容器３１０には、冷却液体としての水が収容されており、被冷却体３１３を出し入れするための開口部３１７ａ，３１７ｂと、容器３１０の内部を減圧するための排気装置（図示せず）に接続されている排気口３１５ａと、冷却液体を入れるための導入口３１６とが設けられる。   Referring to FIG. 11, water as a cooling liquid is accommodated in container 310, and openings 317 a and 317 b for taking in / out object to be cooled 313 and an exhaust device for decompressing the inside of container 310 are referred to. An exhaust port 315a connected to (not shown) and an introduction port 316 for containing a cooling liquid are provided.

容器３１０の内部には、樹脂フィルムからなる袋３１１ａ，３１１ｂが、袋３１１ａ，３１１ｂの口が開口部３１７ａ，３１７ｂとそれぞれ共通するように取り付けられる。この袋３１１ａ，３１１ｂの中に、回路基板３１２ａ，３１２ｂに搭載された半導体チップ（被冷却体）３１３が収納される。袋３１１ａ，３１１ｂは、柔軟で自在に変形可能であり、周囲に冷却液体を満たした場合や袋の内部を減圧した場合において、外部圧力により収縮・変形し、半導体チップ３１３と良く密着する。   Inside the container 310, bags 311a and 311b made of a resin film are attached so that the mouths of the bags 311a and 311b are in common with the openings 317a and 317b, respectively. The semiconductor chips (cooled bodies) 313 mounted on the circuit boards 312a and 312b are stored in the bags 311a and 311b. The bags 311a and 311b are flexible and can be freely deformed. When the surroundings are filled with a cooling liquid or when the inside of the bag is depressurized, the bags 311a and 311b are contracted and deformed by an external pressure and are in close contact with the semiconductor chip 313.

容器３１０の開口部３１７ａおよび袋３１１ａの口には、容器３１０および袋３１１ａの内部を密閉するための蓋３１４ａが設けられる。蓋３１４ａは、開口部３１７ａを閉じるとともに、回路基板３１２ａを吊るして袋３１１ａの内部に保持することができる。さらに、蓋３１４ａには、袋３１１ａの内部を減圧するための排気装置に接続される排気口３１５ａと、回路基板３１２ａと電気的に接続される外部リード（図示せず）とが形成される。この外部リードを介して、回路基板３１２ａに搭載された半導体チップ３１３に電気信号等が送られる。   A lid 314a for sealing the inside of the container 310 and the bag 311a is provided at the opening 317a of the container 310 and the mouth of the bag 311a. The lid 314a can close the opening 317a and suspend the circuit board 312a to be held inside the bag 311a. Further, the cover 314a is formed with an exhaust port 315a connected to an exhaust device for decompressing the inside of the bag 311a and an external lead (not shown) electrically connected to the circuit board 312a. An electrical signal or the like is sent to the semiconductor chip 313 mounted on the circuit board 312a via the external lead.

以上の構成において、被冷却体である半導体チップ３１３は、袋３１１ａを介して間接的に冷却液体と接触されることから、半導体チップ３１３上の電極等の腐食を防止することができる。また、袋３１１ａが水圧によって半導体チップ３１３の形状に従って変形するため、半導体チップ３１３への密着性が増し、水と半導体チップ３１３との間に介在する熱伝導率の小さい大気を排除することができることから、優れた冷却能力が実現される。さらに、被冷却体を直接浸漬する冷却装置に対して、メンテナンス等による取り外しが容易となる。
特許第２８０４６４０号公報 特開２００１−１５６２２５号公報 In the above configuration, the semiconductor chip 313 that is the object to be cooled is indirectly brought into contact with the cooling liquid via the bag 311a, so that corrosion of electrodes and the like on the semiconductor chip 313 can be prevented. In addition, since the bag 311a is deformed according to the shape of the semiconductor chip 313 by water pressure, the adhesion to the semiconductor chip 313 is increased, and the air with low thermal conductivity interposed between the water and the semiconductor chip 313 can be eliminated. Therefore, an excellent cooling capacity is realized. Further, the cooling device that directly immerses the object to be cooled can be easily removed by maintenance or the like.
Japanese Patent No. 2804640 JP 2001-156225 A

しかしながら、図１１に示す半導体装置の冷却装置においては、被冷却体である半導体チップ３１３は、容器３１０の開口部３１７ａおよび袋３１１ａの口に対して垂直に挿入して収納されることから、当該冷却装置で冷却できる半導体チップ３１３の大きさには、開口部３１７ａの大きさによる制約が生じることになる。   However, in the cooling device for a semiconductor device shown in FIG. 11, the semiconductor chip 313 that is the object to be cooled is inserted and stored perpendicularly to the opening 317a of the container 310 and the mouth of the bag 311a. The size of the semiconductor chip 313 that can be cooled by the cooling device is limited by the size of the opening 317a.

このことは、被冷却体の大きさに合わせて開口部３１７ａと袋３１１ａの口の大きさを設計する必要を生じることから、組み付け工程が複雑化し、製造コストがかさむ要因となる。   This makes it necessary to design the size of the opening 317a and the mouth of the bag 311a in accordance with the size of the body to be cooled, which complicates the assembly process and increases the manufacturing cost.

さらに、半導体チップ３１３に放熱部材であるフィンを設置して、冷却性能を高めようとすると、被冷却体自体の体格が大きくなることに伴なって、開口部３１７ａおよび袋３１１ａの口を大きくしなければならず、ひいては冷却装置自体を大型化することになってしまう。このため、設置できるフィンの大きさに限界が生じることとなり、冷却性能を向上させることが困難であった。   Further, if fins as heat radiating members are installed on the semiconductor chip 313 to improve the cooling performance, the size of the opening 317a and the bag 311a is increased with the increase in the size of the cooled object itself. As a result, the cooling device itself is increased in size. For this reason, the size of the fins that can be installed is limited, and it has been difficult to improve the cooling performance.

また、フィンの形状によっては、袋３１１ａと半導体チップ３１３との密着性が損なわれ、半導体チップ３１３と冷却液体との接触熱抵抗が増加してしまうことから、フィンの設計自由度にも限界が生じていた。   In addition, depending on the shape of the fin, the adhesion between the bag 311a and the semiconductor chip 313 is impaired, and the contact thermal resistance between the semiconductor chip 313 and the cooling liquid increases, so there is a limit to the degree of freedom in designing the fin. It was happening.

それゆえ、この発明の目的は、良好な組み付け性のもとで、小型かつ高い冷却性能を備えた半導体装置の冷却装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a cooling device for a semiconductor device that is small and has a high cooling performance under good assemblability.

この発明のある局面によれば、半導体装置の冷却装置は、被冷却部材と、内部を通流する冷却媒体中に被冷却部材を浸漬させて冷却する冷却部材とを備える。被冷却部材は、冷却媒体の通流方向の一方端面から冷却部材に挿入されて、冷却部材と嵌合され、冷却部材は、被冷却部材との間に冷却媒体が通流する冷却媒体流路を形成する。   According to an aspect of the present invention, a cooling device for a semiconductor device includes a member to be cooled and a cooling member that cools the member to be cooled by immersing the member to be cooled in a cooling medium that flows inside. The cooling member is inserted into the cooling member from one end surface in the flow direction of the cooling medium and is fitted with the cooling member, and the cooling medium flow path through which the cooling medium flows between the cooling member and the cooling member Form.

好ましくは、冷却部材は、通流方向に延在する側面の一部に、通流方向に貫通するスリット部を含む。被冷却部材は、スリット部に沿って冷却部材に挿入される。   Preferably, the cooling member includes a slit portion penetrating in the flow direction in a part of the side surface extending in the flow direction. The member to be cooled is inserted into the cooling member along the slit portion.

好ましくは、スリット部は、通流方向の中央部分が閉じた形状を有する。被冷却部材は、通流方向の一方端面および他方端面の各々から、スリット部に沿って冷却部材に挿入される。   Preferably, the slit portion has a shape in which a central portion in the flow direction is closed. The member to be cooled is inserted into the cooling member along the slit portion from each of the one end surface and the other end surface in the flow direction.

好ましくは、被冷却部材は、通流方向に延在する鍔部を含み、冷却部材への挿入時において、鍔部の根元部分とスリット部とが嵌合される。   Preferably, the member to be cooled includes a flange portion extending in the flow direction, and the base portion of the flange portion and the slit portion are fitted when inserted into the cooling member.

好ましくは、冷却部材は、通流方向の一方端面および他方端面を封止する蓋部材を含む。蓋部材は、冷却部材の外部と冷却媒体流路とを連結する貫通孔を含む。   Preferably, the cooling member includes a lid member that seals one end surface and the other end surface in the flow direction. The lid member includes a through hole that connects the outside of the cooling member and the cooling medium flow path.

好ましくは、冷却部材は、被冷却部材を収容する筐体部材と、筐体部材の開口端面を封止し、筐体部材と一体化して冷却媒体が通流する冷却媒体流路を形成する天板部材とをさらに含む。   Preferably, the cooling member seals the housing member that houses the member to be cooled and the opening end surface of the housing member, and forms a cooling medium flow path that is integrated with the housing member and through which the cooling medium flows. A plate member.

好ましくは、筐体部材は、通流方向に対して並列に配され、各々が被冷却部材を収容する複数の溝部を含む。   Preferably, the housing member includes a plurality of grooves that are arranged in parallel with respect to the flow direction and each accommodate a member to be cooled.

好ましくは、天板部材は、複数の溝部とそれぞれ対向するように配された複数のスリット部を含む。   Preferably, the top plate member includes a plurality of slit portions arranged to face the plurality of groove portions, respectively.

好ましくは、冷却部材は、筐体部材の内部に設けられ、各々が、通流方向に延在する一対の板状体と、一対の板状体の主表面上に、通流方向に沿って所定の間隔で配された複数の噴孔とをさらに含む。被冷却部材は、一対の板状体の間に収容され、冷却部材は、冷却媒体を、筐体部材と一対の板状体との間隙を通流させ、噴孔を通じて被冷却部材に噴射する冷却媒体流路を形成する。   Preferably, the cooling member is provided inside the housing member, and each of the pair of plate-like bodies extending in the flow direction and the main surface of the pair of plate-like bodies along the flow direction. And a plurality of nozzle holes arranged at a predetermined interval. The member to be cooled is accommodated between the pair of plate-like bodies, and the cooling member causes the cooling medium to flow through the gap between the casing member and the pair of plate-like bodies and is sprayed to the member to be cooled through the nozzle holes. A cooling medium flow path is formed.

好ましくは、被冷却部材は、冷却媒体流路に当接するフィン部をさらに含む。   Preferably, the member to be cooled further includes a fin portion that contacts the cooling medium flow path.

好ましくは、フィン部は、被冷却部材の外方側面と冷却部材の内方側面とにそれぞれ密着する波型形状を有する。   Preferably, the fin portion has a corrugated shape in close contact with the outer side surface of the member to be cooled and the inner side surface of the cooling member.

この発明によれば、高い冷却性能を備えた半導体装置の冷却装置を、小型でかつ良好な組み付け性で実現することができる。   According to the present invention, a cooling device for a semiconductor device having high cooling performance can be realized with a small size and good assemblability.

さらに、半導体装置に設置されるフィン部の設計自由度が高いことから、冷却性能とともに半導体装置の信頼性をも向上することができる。   Further, since the degree of freedom in designing the fin portion installed in the semiconductor device is high, the reliability of the semiconductor device can be improved along with the cooling performance.

また、被冷却部材である半導体装置が複数に及ぶときであっても、冷却装置の組み付け性を損なうことなく、小型でかつ高い冷却効率を実現することができる。   In addition, even when there are a plurality of semiconductor devices as members to be cooled, it is possible to realize a small size and high cooling efficiency without impairing the assembling property of the cooling device.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に従う半導体装置の冷却装置を示す分解斜視図である。 [Embodiment 1]
1 is an exploded perspective view showing a cooling device for a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

図１を参照して、半導体装置の冷却装置は、冷却媒体で充填された冷却部材のケース２０の内部に被冷却部材である半導体装置１０を浸漬させ、ケース２０の内部を通流する冷却媒体によって半導体装置１０を冷却する浸漬型冷却構造を採用する。   Referring to FIG. 1, a cooling device for a semiconductor device is a cooling medium in which a semiconductor device 10 as a member to be cooled is immersed in a case 20 of a cooling member filled with a cooling medium and flows inside the case 20. An immersion type cooling structure for cooling the semiconductor device 10 is employed.

半導体装置１０は、半導体素子（図示省略）と、電極板１２と、封止部材１３とを備える。   The semiconductor device 10 includes a semiconductor element (not shown), an electrode plate 12, and a sealing member 13.

図２は、図１における半導体装置１０の一構成例を示す断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the semiconductor device 10 in FIG.

図２を参照して、半導体素子１１は、たとえば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor；ＩＧＢＴ）などのパワー半導体素子であり、電極板１２に固設されて、電極板１２と電気的に接続される。半導体素子１１と電極板１２との接合は、はんだ層４０により成される。   Referring to FIG. 2, semiconductor element 11 is a power semiconductor element such as an insulated gate bipolar transistor (IGBT), and is fixed to electrode plate 12 and electrically connected to electrode plate 12. Is done. The semiconductor element 11 and the electrode plate 12 are joined by the solder layer 40.

電極板１２は、半導体装置１０の一方端面から同一方向に引き出されて、電極を構成する。たとえば半導体装置１０がインバータであるときには、図１に示すように、３つの電極板１２で構成される。詳細には、３つの電極板１２のうちの１つは、図示しない電源ラインに接続されるハイサイド電極を構成し、１つは図示しない接地ラインに接続されるローサイド電極を構成し、残りの１つは図示しない出力ラインに接続される出力電極を構成する。   The electrode plate 12 is drawn out from the one end face of the semiconductor device 10 in the same direction to constitute an electrode. For example, when the semiconductor device 10 is an inverter, it is composed of three electrode plates 12 as shown in FIG. Specifically, one of the three electrode plates 12 constitutes a high side electrode connected to a power line (not shown), one constitutes a low side electrode connected to a ground line (not shown), and the remaining One constitutes an output electrode connected to an output line (not shown).

半導体素子１１および電極板１２は、図示しないモールド樹脂によってモールドされる。このとき、電極板１２の一部は、モールド樹脂の一方端面から面方向外方に突出しており、図示しない電源ライン等と接続可能となる。   The semiconductor element 11 and the electrode plate 12 are molded with a mold resin (not shown). At this time, a part of the electrode plate 12 protrudes outward in the surface direction from one end surface of the mold resin, and can be connected to a power line or the like (not shown).

続いて、モールドされた半導体素子１１および電極板１２は、封止部材１３の内部に収容される。詳細には、半導体素子１１および電極板１２は、熱伝導度の高いグリースなどを潤滑材として用いて、封止部材１３の内部に圧入されることにより収容される。このとき、電極板１２の外方側面と封止部材１３の内方側面との間には、面圧力による摩擦力が生じる。この摩擦力によって、半導体素子１１および電極板１２が封止部材１３に固設される。   Subsequently, the molded semiconductor element 11 and the electrode plate 12 are accommodated inside the sealing member 13. Specifically, the semiconductor element 11 and the electrode plate 12 are accommodated by being press-fitted into the sealing member 13 using grease having a high thermal conductivity as a lubricant. At this time, a frictional force due to surface pressure is generated between the outer side surface of the electrode plate 12 and the inner side surface of the sealing member 13. The semiconductor element 11 and the electrode plate 12 are fixed to the sealing member 13 by this frictional force.

封止部材１３は、図２に示すように、半導体装置１０の電極板１２側の端部において、半導体装置１０の長手方向（紙面の垂直方向に相当）に対して垂直方向に突起した鍔部１４を有する。鍔部１４は、後述するように、半導体装置１０をケース２０に挿入したときにおいて、ケース２０に設けられたスリット部２２と鍔部１４の根元部１４０とが当接されて、半導体装置１０とケース２０とを嵌合させる働きをする。   As shown in FIG. 2, the sealing member 13 is a ridge that protrudes in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the semiconductor device 10 (corresponding to the vertical direction of the paper) at the end of the semiconductor device 10 on the electrode plate 12 side. 14 As will be described later, when the semiconductor device 10 is inserted into the case 20, the flange portion 14 comes into contact with the slit portion 22 provided in the case 20 and the root portion 140 of the flange portion 14. It works to fit the case 20.

封止部材１３は、さらに、半導体装置１０の長手方向に延在する２つの側面の各々に設けられたフィン部１６を有する。フィン部１６は、たとえば図２に示すように、複数個の板状体が半導体装置１０の長手方向に互いに平行となるように設置されて構成される。   The sealing member 13 further includes a fin portion 16 provided on each of two side surfaces extending in the longitudinal direction of the semiconductor device 10. For example, as shown in FIG. 2, the fin portion 16 is configured such that a plurality of plate-like bodies are installed so as to be parallel to each other in the longitudinal direction of the semiconductor device 10.

以上の構成からなる半導体装置１０がケース２０の内部の冷却媒体中に浸漬されると、半導体素子１１にて生じた熱は、電極板１２の外方側面から封止部材１３へ伝導する。さらに、この熱は、フィン部１６を介して図示しない冷却媒体へと放熱される。   When the semiconductor device 10 having the above configuration is immersed in the cooling medium inside the case 20, the heat generated in the semiconductor element 11 is conducted from the outer side surface of the electrode plate 12 to the sealing member 13. Further, this heat is radiated to a cooling medium (not shown) through the fin portion 16.

再び図１を参照して、ケース２０は、筒状体であり、その側面の一部において、長手方向に延在するスリット部２２を有する。スリット部２２の開口隔は、封止部材１３に設けられた鍔部１４の根元部１４０の幅と略同一となるように形成される。スリット部２２は、半導体装置１０を図中の矢印で示す方向にケース２０の一方開口端面からスライドさせた状態において、封止部材１３の鍔部１４の根元部１４０と当接される。これにより、半導体装置１０とケース２０とは、図３で示すような嵌合構造を形成する。   Referring to FIG. 1 again, the case 20 is a cylindrical body and has a slit portion 22 extending in the longitudinal direction at a part of the side surface thereof. The opening interval of the slit portion 22 is formed to be substantially the same as the width of the root portion 140 of the flange portion 14 provided in the sealing member 13. The slit portion 22 contacts the base portion 140 of the flange portion 14 of the sealing member 13 in a state where the semiconductor device 10 is slid from the one opening end surface of the case 20 in the direction indicated by the arrow in the drawing. Thereby, the semiconductor device 10 and the case 20 form a fitting structure as shown in FIG.

ケース２０は、さらに、スリット部２２の周囲において、長手方向に沿って所定の間隔で配された複数の貫通孔２４を有する。なお、半導体装置１０においても、封止部材１３の鍔部１４に、上述した嵌合構造においてケース２０の貫通孔２４と各々が対向する位置に配された複数の貫通孔１８を有する。対向する貫通孔１８，２４において、半導体装置１０とケース２０とがボルト締結されることにより、半導体装置１０はケース２０に固定される。   The case 20 further includes a plurality of through holes 24 arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction around the slit portion 22. Also in the semiconductor device 10, the flange portion 14 of the sealing member 13 has a plurality of through holes 18 arranged at positions facing the through holes 24 of the case 20 in the fitting structure described above. The semiconductor device 10 is fixed to the case 20 by bolting the semiconductor device 10 and the case 20 in the opposing through holes 18 and 24.

図３は、この発明の実施の形態１に従う半導体装置の冷却装置を示す分解斜視図である。   FIG. 3 is an exploded perspective view showing the cooling device for the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

上述したように、半導体装置１０がケース２０の開口端面の一方からスライドされて、ケース２０と嵌合されると、図３に示すように、半導体装置１０の封止部材１３とケース２０との間には、半導体装置１０の長手方向に延在する間隙部４０が形成される。この間隙部４０は、後述するように、ケース２０の内部に導入された冷却媒体を通流する冷却媒体流路を構成する。すなわち、冷却媒体は、間隙部４０を半導体装置１０の長手方向に通流することによって、半導体装置１０から熱を除去する。   As described above, when the semiconductor device 10 is slid from one of the opening end faces of the case 20 and fitted with the case 20, the sealing member 13 of the semiconductor device 10 and the case 20 are connected as shown in FIG. 3. A gap 40 extending in the longitudinal direction of the semiconductor device 10 is formed therebetween. As will be described later, the gap 40 constitutes a cooling medium flow path through which the cooling medium introduced into the case 20 flows. That is, the cooling medium removes heat from the semiconductor device 10 by flowing through the gap 40 in the longitudinal direction of the semiconductor device 10.

ケース２０は、スリット部２２において半導体装置１０の鍔部１４と嵌合されると、続いて、長手方向の開口端面の各々に、蓋部材２６が組み付けられる。蓋部材２６は、図３に示すように、ケース２０の開口端面と略同一の形状を有する平板からなり、各々が、その主平面上において２つの貫通孔２８を有する。   When the case 20 is fitted to the flange portion 14 of the semiconductor device 10 at the slit portion 22, the lid member 26 is subsequently assembled to each of the opening end surfaces in the longitudinal direction. As shown in FIG. 3, the lid member 26 is formed of a flat plate having substantially the same shape as the opening end surface of the case 20, and each has two through holes 28 on its main plane.

詳細には、貫通孔２８は、蓋部材２６の主平面上において、蓋部材２６がケース２０に組み付けられた際に、封止部材１０の両脇に形成された冷却媒体流通路とそれぞれ対峙する位置に設けられる。一方の蓋部材２６に設けられた、これら２つの貫通孔２８は、ケース２０の外部からケース２０の内部に冷却媒体を導入する冷媒導入空間を構成する。また、他方の蓋部材２６に設けられた２つの貫通孔２８は、ケース２０の内部からケース２０の外部に冷却媒体を導出する冷媒導出空間を構成する。   Specifically, the through holes 28 face the cooling medium flow passages formed on both sides of the sealing member 10 when the lid member 26 is assembled to the case 20 on the main plane of the lid member 26. Provided in position. These two through holes 28 provided in one lid member 26 constitute a refrigerant introduction space for introducing a cooling medium from the outside of the case 20 to the inside of the case 20. In addition, the two through holes 28 provided in the other lid member 26 constitute a refrigerant lead-out space for leading the cooling medium from the inside of the case 20 to the outside of the case 20.

このような構成において、冷媒導入空間からケース２０の内部に導入された冷却媒体は、冷却媒体流路を通流して半導体装置１０を冷却する。さらに、半導体装置１０を冷却した後の冷却媒体は、冷媒導出空間からケース２０の外部へ導出される。   In such a configuration, the cooling medium introduced into the case 20 from the refrigerant introduction space flows through the cooling medium flow path to cool the semiconductor device 10. Further, the cooling medium after cooling the semiconductor device 10 is led out of the case 20 from the refrigerant lead-out space.

図４は、図２に示す半導体装置の冷却装置の断面構造を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional structure of the cooling device for the semiconductor device shown in FIG.

図１および図２で述べたように、半導体装置１０は、ケース２０の一方の開口端面からスライドされ、鍔部１４の根元部１４０とケース２０のスリット部２２とが当接することによって、ケース２０と嵌合される。さらに、半導体装置１０は、対向する貫通孔１８，２４の各々において、ボルト３０によって締結されてケース２０に固設される。   As described with reference to FIGS. 1 and 2, the semiconductor device 10 is slid from one opening end surface of the case 20, and the base portion 140 of the flange portion 14 and the slit portion 22 of the case 20 come into contact with each other. And fitted. Further, the semiconductor device 10 is fastened to the case 20 by fastening with bolts 30 in each of the opposing through holes 18 and 24.

本構造において、半導体装置１０の主表面の両脇の間隙部４０は、上述した冷却媒体流路を構成する。冷却媒体は、図示しない冷媒導入空間から導入されると、この冷却媒体流路を半導体装置１０の長手方向に通流する。このとき、図４に示すように、冷却媒体流路には、封止部材１３に設けられたフィン部１６が存在する。したがって、半導体装置１０が発生した熱は、フィン部１６を介して冷却媒体に吸収される。   In this structure, the gap portions 40 on both sides of the main surface of the semiconductor device 10 constitute the above-described cooling medium flow path. When the cooling medium is introduced from a refrigerant introduction space (not shown), the cooling medium flows in the longitudinal direction of the semiconductor device 10. At this time, as shown in FIG. 4, fin portions 16 provided in the sealing member 13 exist in the cooling medium flow path. Therefore, the heat generated by the semiconductor device 10 is absorbed by the cooling medium through the fin portion 16.

このように、本実施の形態による半導体装置の冷却装置は、封止部材１３にフィン部１６を設けたことによって、半導体装置１０の放熱面積が増大し、半導体装置１０で発生した熱を効率良く逃すことができる。   As described above, in the cooling device for a semiconductor device according to the present embodiment, the heat radiation area of the semiconductor device 10 is increased by efficiently providing the heat generated in the semiconductor device 10 by providing the fin portion 16 on the sealing member 13. Can be missed.

さらに、本実施の形態によれば、半導体装置１０をケース２０の開口端面からスライドさせてケース２０の内部に収容することから、図１１に示すように、被冷却体３１３を容器３１０の上面に設けられた開口部３１７ａから垂直方向に挿入する従来の冷却構造に対して、フィン部１６をより大きな形状にすることができる。   Further, according to the present embodiment, since the semiconductor device 10 is slid from the opening end surface of the case 20 and accommodated in the case 20, the object to be cooled 313 is placed on the upper surface of the container 310 as shown in FIG. 11. The fin portion 16 can be made larger than the conventional cooling structure that is inserted in the vertical direction from the provided opening 317a.

すなわち、従来の冷却構造では、フィン部の形状は、被冷却体３１３の組み付けを考慮して、容器３１０の開口部３１７ａの開口面積の範囲内に制約されたものとなる。また、フィン部を大きくしようとすれば、冷却構造自体が大規模でかつ複雑になってしまい、製造コストを増加させる要因となる。   That is, in the conventional cooling structure, the shape of the fin portion is constrained within the range of the opening area of the opening 317a of the container 310 in consideration of the assembly of the cooled object 313. Further, if the fin portion is made large, the cooling structure itself becomes large and complicated, which increases the manufacturing cost.

これに対して、本実施の形態によれば、半導体装置１０の両脇に形成される間隙部４０の大きさの範囲内であれば、フィン部１６の形状を自在に設計することができる。したがって、冷却装置の体格を抑えながら、高い冷却効率を実現することができる。さらに、半導体装置１０をケース２０の側面からスライドさせて収容する構成であることから、フィン部１６の形状によらず、容易に組み付けることができる。   On the other hand, according to the present embodiment, the shape of the fin portion 16 can be freely designed as long as it is within the size range of the gap portion 40 formed on both sides of the semiconductor device 10. Therefore, high cooling efficiency can be realized while suppressing the size of the cooling device. Furthermore, since the semiconductor device 10 is configured to be slid and accommodated from the side surface of the case 20, it can be easily assembled regardless of the shape of the fin portion 16.

このように、本実施の形態による冷却構造は、フィン部１６の設計自由度が高く、組み付け性に優れることから、小型で、かつ高い冷却性能を容易に実現することができる。以下に、半導体装置１０におけるフィン部１６の形状の変更例を示す。   As described above, the cooling structure according to the present embodiment has a high degree of freedom in designing the fin portion 16 and is excellent in assemblability. Therefore, the cooling structure can be easily realized with a small size and high cooling performance. Below, the example of a change of the shape of the fin part 16 in the semiconductor device 10 is shown.

図５は、本実施の形態における半導体装置の第１の変更例を示す斜視図である。   FIG. 5 is a perspective view showing a first modification of the semiconductor device according to the present embodiment.

図５を参照して、半導体装置１０Ａは、半導体素子１１（図示せず）と、電極板１２と、封止部材１３Ａとを備える。半導体装置１０Ａは、図２に示す半導体装置１０の封止部材１３を封止部材１３Ａに変更したものであり、その他は半導体装置１０と同じである。   Referring to FIG. 5, semiconductor device 10A includes a semiconductor element 11 (not shown), an electrode plate 12, and a sealing member 13A. The semiconductor device 10A is the same as the semiconductor device 10 except that the sealing member 13 of the semiconductor device 10 shown in FIG.

封止部材１３Ａは、電極板１２側の一方端面に配された鍔部１４と、半導体装置１０Ａの長手方向に延在する主表面上に形成されたフィン部１６Ａとを含む。   13A of sealing members contain the collar part 14 distribute | arranged to the one end surface at the side of the electrode plate 12, and the fin part 16A formed on the main surface extended in the longitudinal direction of 10 A of semiconductor devices.

フィン部１６Ａは、封止部材１３Ａの主表面に、複数の矩形状の突起体が配置されて構成される。複数の突起体は、例えば図５に示すように、半導体装置１０Ａの長手方向に沿って隣接する突起体が互いに重なり合わないように配列される。   The fin portion 16A is configured by arranging a plurality of rectangular protrusions on the main surface of the sealing member 13A. For example, as shown in FIG. 5, the plurality of protrusions are arranged so that adjacent protrusions along the longitudinal direction of the semiconductor device 10 </ b> A do not overlap each other.

図５に示す半導体装置１０Ａは、図１および図３に示す半導体装置１０と同様に、ケース２０（図示せず）の一方開口端面からスライドされて、ケース２０の内部に収容される。さらに、ケース２０の開口端面に蓋部材２６（図示せず）が組み付けられて、半導体装置１０Ａの冷却装置が完成する。   A semiconductor device 10A shown in FIG. 5 is slid from one opening end face of a case 20 (not shown) and accommodated inside the case 20, similarly to the semiconductor device 10 shown in FIGS. Further, a lid member 26 (not shown) is assembled to the opening end surface of the case 20 to complete the cooling device for the semiconductor device 10A.

当該冷却装置において、蓋部材２６に配された貫通孔２８（ともに図示せず）からケース２０の内部に導入された冷却媒体は、封止部材１３Ａの外方側面とケース２０の内方側面との間に形成された冷却媒体流路を通流する。このとき、半導体装置１０Ａで生じた熱は、フィン部１６Ａの各突起体を介して冷却媒体に放熱される。フィン部１６Ａは、上述した半導体装置１０のフィン部１６に対して、冷却媒体との接触面積がより広いことから、半導体装置１０Ａは、半導体装置１０よりもさらに高い冷却効率で冷却されることになる。   In the cooling device, the cooling medium introduced into the case 20 from the through-holes 28 (both not shown) arranged in the lid member 26 includes the outer side surface of the sealing member 13A and the inner side surface of the case 20. Through the cooling medium flow path formed between the two. At this time, the heat generated in the semiconductor device 10A is radiated to the cooling medium through the protrusions of the fin portion 16A. Since the fin portion 16A has a larger contact area with the cooling medium than the fin portion 16 of the semiconductor device 10 described above, the semiconductor device 10A is cooled with higher cooling efficiency than the semiconductor device 10. Become.

なお、フィン部１６Ａの形状は、図５に示す形状以外にも、ケース２０と半導体装置１０Ａとの間の間隙部４０の大きさの範囲内でより複雑な形状とすることもでき、さらに高い冷却効率が実現可能となる。このように、本実施の形態によれば、フィン部１６の設計自由度が高いことから、高い冷却性能を容易に実現することができる。さらに、フィン部１６を図６に示す形状とすることによって、半導体装置１０の長寿命化を図ることも可能となる。   In addition to the shape shown in FIG. 5, the shape of the fin portion 16 </ b> A can be a more complicated shape within the range of the size of the gap 40 between the case 20 and the semiconductor device 10 </ b> A, and is even higher. Cooling efficiency can be realized. Thus, according to this Embodiment, since the design freedom of the fin part 16 is high, a high cooling performance can be easily realized. Furthermore, it is possible to extend the life of the semiconductor device 10 by making the fin portion 16 into the shape shown in FIG.

図６は、本実施の形態における半導体装置の第２の変更例を示す断面図である。   FIG. 6 is a cross-sectional view showing a second modification of the semiconductor device in the present embodiment.

図６を参照して、半導体装置１０Ｂは、半導体素子１１（図示せず）と、電極板１２と、封止部材１３Ｂとを備える。半導体装置１０Ｂは、図２に示す半導体装置１０の封止部材１３を封止部材１３Ｂに変更したものであり、その他は半導体装置１０と同じである。   Referring to FIG. 6, a semiconductor device 10B includes a semiconductor element 11 (not shown), an electrode plate 12, and a sealing member 13B. The semiconductor device 10B is the same as the semiconductor device 10 except that the sealing member 13 of the semiconductor device 10 shown in FIG.

封止部材１３Ｂは、電極板１２側の一方端面に配された鍔部１４と、半導体装置１０Ｂの長手方向の側面に形成されたフィン部１６Ｂとを含む。   The sealing member 13B includes a flange portion 14 disposed on one end surface on the electrode plate 12 side, and a fin portion 16B formed on a side surface in the longitudinal direction of the semiconductor device 10B.

フィン部１６Ｂは、波型形状を有し、封止部材１３Ｂの側面とケース２０の内面とにそれぞれ密着するように構成される。このとき、フィン部１６Ｂと封止部材１３Ｂとの間、およびフィン部１６Ｂとケース２０の内面との間には、フィン部１６Ｂの形状に起因して、弾性力が働く。これにより、封止部材１３Ｂとフィン部１６Ｂとの接触熱抵抗、およびフィン部１６Ｂとケース２０の内面との接触熱抵抗は、それぞれ小さくなり、高い冷却効率を実現できる。   The fin portion 16 </ b> B has a corrugated shape and is configured to be in close contact with the side surface of the sealing member 13 </ b> B and the inner surface of the case 20. At this time, an elastic force acts between the fin portion 16B and the sealing member 13B and between the fin portion 16B and the inner surface of the case 20 due to the shape of the fin portion 16B. Thereby, the contact thermal resistance between the sealing member 13B and the fin portion 16B and the contact thermal resistance between the fin portion 16B and the inner surface of the case 20 are reduced, and high cooling efficiency can be realized.

さらに、半導体装置１０Ｂが発熱し、その発熱により封止部材１３Ｂに熱変形が生じた場合であっても、フィン部１６Ｂの弾性力の範囲内で応力を吸収することができ、半導体装置１０Ｂに加わる応力を抑制することができる。したがって、半導体装置１０Ｂの熱膨張時の応力による破損や劣化を防止することができ、長寿命化を図ることができる。   Furthermore, even when the semiconductor device 10B generates heat and thermal deformation occurs in the sealing member 13B due to the generated heat, stress can be absorbed within the range of the elastic force of the fin portion 16B, and the semiconductor device 10B The applied stress can be suppressed. Therefore, the semiconductor device 10B can be prevented from being damaged or deteriorated due to stress during thermal expansion, and the life can be extended.

以上のように、この発明の実施の形態１によれば、高い冷却性能を備えた半導体装置の冷却装置を、小型でかつ良好な組み付け性で実現することができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, a cooling device for a semiconductor device having high cooling performance can be realized with a small size and good assemblability.

さらに、半導体装置に設置されるフィン部の設計自由度が高いことから、冷却性能とともに半導体装置の信頼性をも向上することができる。   Further, since the degree of freedom in designing the fin portion installed in the semiconductor device is high, the reliability of the semiconductor device can be improved along with the cooling performance.

［実施の形態２］
図７は、この発明の実施の形態２に従う半導体装置の冷却装置を示す分解斜視図である。 [Embodiment 2]
FIG. 7 is an exploded perspective view showing a cooling device for a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

最初に、本実施の形態による半導体装置の冷却装置は、先の実施の形態１による半導体装置の冷却装置に対して、冷却部材であるケース２０をケース２０Ａに変更したものであり、基本的な構造を同じとする。したがって、ケース２０Ａに収容される半導体装置１０は、上述した半導体装置１０と同一であることから、その詳細な説明は省略する。   First, the semiconductor device cooling device according to the present embodiment is obtained by replacing the semiconductor device cooling device according to the first embodiment with the case 20A, which is a cooling member, into a case 20A. The structure is the same. Therefore, since the semiconductor device 10 accommodated in the case 20A is the same as the semiconductor device 10 described above, detailed description thereof is omitted.

図７を参照して、ケース２０Ａは、筒状体であって、２個の半導体装置１０を開口端面からそれぞれスライドさせて収容することが可能な形状を有する。   Referring to FIG. 7, the case 20 </ b> A is a cylindrical body and has a shape capable of accommodating two semiconductor devices 10 by sliding them from the opening end surfaces.

詳細には、ケース２０Ａは、筒状体の側面に、各々が長手方向に延在する２つのスリット部２２ａ，２２ｂを有する。スリット部２２ａとスリット部２２ｂとは、図７に示すように、長手方向の一方端が閉じた形状を有し、長手方向に沿って一直線上に配置される。   Specifically, the case 20A has two slit portions 22a and 22b each extending in the longitudinal direction on the side surface of the cylindrical body. As shown in FIG. 7, the slit portion 22a and the slit portion 22b have a shape in which one end in the longitudinal direction is closed, and are arranged on a straight line along the longitudinal direction.

ケース２０Ａは、さらに、スリット部２２ａ，２２ｂの周囲に、長手方向に沿って所定の間隔で配された複数の貫通孔２４を有する。各半導体装置１０とケース２０Ａとが嵌合されると、対向する貫通孔１８，２４において、半導体装置１０とケース２０Ａとがボルト締結される。これによって、２個の半導体装置１０はそれぞれ、ケース２０Ａに固定される。   The case 20A further includes a plurality of through-holes 24 arranged at predetermined intervals along the longitudinal direction around the slit portions 22a and 22b. When each semiconductor device 10 and the case 20A are fitted, the semiconductor device 10 and the case 20A are bolted in the through holes 18 and 24 facing each other. As a result, the two semiconductor devices 10 are each fixed to the case 20A.

なお、ケース２０Ａにおいて、スリット部２２ａ，２２ｂのそれぞれの開口隔は、ケース２０と同様に、封止部材１３に設けられた鍔部１４の根元部１４０の幅と略同一となるように形成される。スリット部２２ａ，２２ｂは、２個の半導体装置１０を、図中の矢印で示す方向にケース２０Ａの開口端面からそれぞれスライドさせた状態において、封止部材１３の鍔部１４と当接される。これにより、２個の半導体装置１０とケース２０Ａとは、嵌合構造を形成する。   In the case 20 </ b> A, the opening intervals of the slit portions 22 a and 22 b are formed to be substantially the same as the width of the root portion 140 of the flange portion 14 provided in the sealing member 13, as in the case 20. The The slit portions 22a and 22b are in contact with the flange portion 14 of the sealing member 13 in a state where the two semiconductor devices 10 are slid from the opening end surface of the case 20A in the direction indicated by the arrows in the drawing. Accordingly, the two semiconductor devices 10 and the case 20A form a fitting structure.

以上のように、本実施の形態に係るケース２０Ａは、実施の形態１に係るケース２０に対して、２個の半導体装置１０を収容可能である点と、スリット部の一部（中央部）が閉じている点とにおいて異なる。   As described above, the case 20A according to the present embodiment can accommodate two semiconductor devices 10 with respect to the case 20 according to the first embodiment, and a part (center portion) of the slit portion. Is different in that it is closed.

このような構成とすることにより、複数個の半導体装置１０が搭載される場合であっても、２個の半導体装置１０を一単位として一体化して冷却できることから、冷却装置の装置規模の増大を抑えることができる。さらに、ケース２０Ａのスリット部２２ａ，２２ｂの一部を閉じた構造とすることによって、ケース２０Ａの長手方向の長さが倍増したことに起因してケース２０Ａの強度が損なわれるのを防ぐことができる。   With such a configuration, even when a plurality of semiconductor devices 10 are mounted, the two semiconductor devices 10 can be integrated and cooled as a unit, which increases the device scale of the cooling device. Can be suppressed. Furthermore, by making a part of the slits 22a and 22b of the case 20A closed, it is possible to prevent the strength of the case 20A from being damaged due to the double length in the longitudinal direction of the case 20A. it can.

さらに、ケース２０Ａを以下の変更例に掲げる形状とすることによって、装置規模の増加を抑えながら、より多数の半導体装置１０を同時に冷却することが可能となる。   Furthermore, by forming the case 20 </ b> A into the shape shown in the following modified example, it becomes possible to simultaneously cool a larger number of semiconductor devices 10 while suppressing an increase in device scale.

［変更例１］
図８は、図７に示すケース２０Ａの第１の変更例を示す分解斜視図である。 [Modification 1]
FIG. 8 is an exploded perspective view showing a first modification of case 20A shown in FIG.

図８を参照して、ケース２０Ｂは、筐体部材２００と、これを覆うための天板部材２１０とから構成される。本変更例に係るケース２０Ｂは、以下に述べるように、天板部分が別部材で構成されることを特徴とする。   With reference to FIG. 8, case 20B is comprised from the housing | casing member 200 and the top-plate member 210 for covering this. As described below, the case 20B according to this modification is characterized in that the top plate portion is formed of a separate member.

筐体部材２００は、各々が長手方向に延在する複数の溝部２０２を有する。複数の溝部２０２は、筐体部材２００の長手方向に対して並列に配置される。   The casing member 200 has a plurality of grooves 202 each extending in the longitudinal direction. The plurality of groove portions 202 are arranged in parallel with the longitudinal direction of the housing member 200.

天板部材２１０は、筐体部材２００の上方開口端面に組み付けられて一体化されることにより、単一のケース２０Ｂを構成する。さらに、ケース２０Ｂの開口端面に図示しない蓋部材がそれぞれ組み付けられて、一体の冷却装置が形成される。   The top plate member 210 is assembled to and integrated with the upper opening end surface of the housing member 200, thereby constituting a single case 20B. Furthermore, a lid member (not shown) is assembled to the opening end face of the case 20B, thereby forming an integrated cooling device.

天板部材２１０は、複数のスリット部２１２ａ，２１２ｂと、各スリット部の周囲に長手方向に所定の間隔で配置された複数の貫通孔２４とを含む。   The top plate member 210 includes a plurality of slit portions 212a and 212b, and a plurality of through holes 24 arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction around each slit portion.

スリット部２１２ａとスリット部２１２ｂとは、各々が長手方向に沿って一直線上に配置される。各スリット部２１２ａ，２１２ｂは、図７に示すスリット部２２ａ，２２ｂと同一の形状であり、ケース２０Ｂの開口端面から半導体装置１０（図示せず）をスライドさせた状態において、対応する半導体装置１０の鍔部１４と嵌合される。   The slit part 212a and the slit part 212b are arranged on a straight line along the longitudinal direction. Each of the slit portions 212a and 212b has the same shape as the slit portions 22a and 22b shown in FIG. 7, and the corresponding semiconductor device 10 in a state where the semiconductor device 10 (not shown) is slid from the opening end surface of the case 20B. It is fitted with the flange 14 of the above.

図８から明らかなように、ケース２０Ｂは、筐体部材２００と天板部材２１０とが一体化された形態において、図７に示すケース２０Ａを複数個並列に結合した形態と等価となる。すなわち、ケース２０Ｂは、２個の半導体装置１０を一単位として、複数単位の半導体装置１０を同時に冷却することができる。   As is clear from FIG. 8, the case 20B is equivalent to a form in which a plurality of cases 20A shown in FIG. 7 are coupled in parallel in the form in which the casing member 200 and the top plate member 210 are integrated. That is, the case 20B can simultaneously cool a plurality of units of semiconductor devices 10 with two semiconductor devices 10 as a unit.

本変更例によれば、ケース２０Ｂの天板部分と筐体部分とを別部材とすることで、複数の冷却媒体流路を含み、複雑化された冷却装置を、簡易な組み付け作業によって形成することができる。   According to this modified example, the top plate portion of the case 20B and the housing portion are separate members, so that a complicated cooling device including a plurality of cooling medium flow paths is formed by a simple assembly operation. be able to.

さらに、冷却対象となる半導体装置１０の単位数が増加した場合の設計変更が容易となることから、簡易に冷却媒体流路を増やすことができる。   Furthermore, since the design change is facilitated when the number of units of the semiconductor device 10 to be cooled increases, the number of cooling medium channels can be increased easily.

［変更例２］
図９は、図７に示すケース２０Ａの第２の変更例を示す分解斜視図である。 [Modification 2]
FIG. 9 is an exploded perspective view showing a second modification of case 20A shown in FIG.

図９を参照して、ケース２０Ｃは、筐体部材２２０と、図示しない天板部材と、一対の蓋部材２３０ａ，２３０ｂとから構成される。   Referring to FIG. 9, case 20C includes a housing member 220, a top plate member (not shown), and a pair of lid members 230a and 230b.

筐体部材２２０は、長手方向に延在する一対の板状体２２２を含む。一対の板状体２２２の各々には、図９に示すように、長手方向に沿って所定の間隔で複数の噴孔２２４が配される。この一対の板状体２２２によって、筐体部材２２０の内部には、筐体部材２２０と板状体２２２との間、および対向する板状体２２２の間にそれぞれ長手方向に延在する空間が形成される。   The housing member 220 includes a pair of plate-like bodies 222 extending in the longitudinal direction. Each of the pair of plate-like bodies 222 is provided with a plurality of nozzle holes 224 at predetermined intervals along the longitudinal direction, as shown in FIG. Due to the pair of plate-like bodies 222, spaces extending in the longitudinal direction between the housing member 220 and the plate-like body 222 and between the opposing plate-like bodies 222 are formed inside the housing member 220. It is formed.

蓋部材２３０ａ，２３０ｂは、それぞれ筐体部材２２０の開口端面に組み付けられる。蓋部材２３０ａは、図９に示すように、ケース２０Ｃの開口端面と略同一の形状からなる平板であり、その主表面に２つの貫通孔２３２を有する。蓋部材２３０ｂも同様に、ケース２０Ｃの開口端面と略同一の形状からなる平板であり、その主表面に単一の貫通孔２３４を有する。   The lid members 230a and 230b are assembled to the opening end surface of the housing member 220, respectively. As shown in FIG. 9, the lid member 230 a is a flat plate having substantially the same shape as the opening end surface of the case 20 </ b> C, and has two through holes 232 on its main surface. Similarly, the lid member 230b is a flat plate having substantially the same shape as the opening end face of the case 20C, and has a single through hole 234 on the main surface thereof.

貫通孔２３２は、蓋部材２３０ａの主表面上において、蓋部材２３０ａがケース２０Ｃに組み付けられた際に、筐体部材２２０と板状体２２２との間に形成された空間とそれぞれ対峙する位置に設けられる。これら２つの貫通孔２３２は、ケース２０Ｃの外部からケース２０Ｃの内部に冷却媒体を導入する冷媒導入空間を構成する。   The through holes 232 are located on the main surface of the lid member 230a so as to face the spaces formed between the housing member 220 and the plate-like body 222 when the lid member 230a is assembled to the case 20C. Provided. These two through holes 232 form a refrigerant introduction space for introducing a cooling medium from the outside of the case 20C into the case 20C.

一方、貫通孔２３４は、蓋部材２３０ｂの主表面上において、蓋部材２３０ｂがケース２０Ｃに組み付けられた際に、対向する板状体２２２の間に形成された空間と対峙する位置に設けられる。この貫通孔２３４は、ケース２０Ｃの内部からケース２０Ｃの外部に冷却媒体を導出する冷媒導出空間を構成する。   On the other hand, the through hole 234 is provided on the main surface of the lid member 230b at a position facing the space formed between the opposing plate-like bodies 222 when the lid member 230b is assembled to the case 20C. The through hole 234 constitutes a refrigerant lead-out space for leading the cooling medium from the inside of the case 20C to the outside of the case 20C.

筐体部材２２０には、さらに、上方開口端面において、図示しない天板部材が組み付けられて封止される。これにより、ケース２０Ｃが形成される。   Further, a top plate member (not shown) is assembled and sealed to the casing member 220 at the upper opening end surface. Thereby, the case 20C is formed.

図１０は、図９に示すケース２０ＣのＸ−Ｘ断面を示す図である。   FIG. 10 is a view showing an XX cross section of the case 20 </ b> C shown in FIG. 9.

図１０を参照して、筐体部材２２０の一対の板状体２２２の間に形成された空間には、図示しない半導体装置１０が収容される。半導体装置１０は、蓋部材２３０ａに配された貫通孔２３２を通じてケース２０Ｃの内部に冷却媒体が導入されると、以下に示す冷却媒体流路を通流する冷却媒体によって冷却される。   Referring to FIG. 10, a semiconductor device 10 (not shown) is accommodated in a space formed between a pair of plate-like bodies 222 of housing member 220. When the cooling medium is introduced into the case 20C through the through-hole 232 disposed in the lid member 230a, the semiconductor device 10 is cooled by the cooling medium flowing through the cooling medium flow path described below.

詳細には、貫通孔２３２から導入された冷却媒体は、図１０の矢印で示すように、筐体部材２２０と板状体２２２との間の空間を長手方向に通流する。さらに、冷却媒体は、板状体２２２に設けられた噴孔２２４を通じて、一対の板状体２２２の間の空間に噴出される。半導体装置１０は、噴孔２２４からの冷却媒体の噴流が衝突されることによって冷却される。さらに、半導体装置１０を冷却した後の冷却媒体は、蓋部材２３０ｂに配された貫通孔２３４を通じてケース２０Ｃの外部に導出される。   Specifically, the cooling medium introduced from the through hole 232 flows through the space between the casing member 220 and the plate-like body 222 in the longitudinal direction, as indicated by arrows in FIG. Further, the cooling medium is jetted into the space between the pair of plate-like bodies 222 through the nozzle holes 224 provided in the plate-like body 222. The semiconductor device 10 is cooled by the collision of the jet of the cooling medium from the nozzle hole 224. Furthermore, the cooling medium after cooling the semiconductor device 10 is led out of the case 20C through the through hole 234 arranged in the lid member 230b.

このように、本変更例によれば、半導体装置１０に冷却媒体を噴射して衝突させることによって冷却することから、その衝突力によってより高い冷却効率を得ることができる。   As described above, according to the present modification, cooling is performed by injecting the cooling medium onto the semiconductor device 10 to cause collision, so that higher cooling efficiency can be obtained by the collision force.

さらに、本変更例において、このような噴流式の冷却構造は、筐体部材２２０の上方開口端面から噴孔２２４を有する板状体２２２を差し込むことによって簡易に形成することができることから、冷却性能に優れた冷却装置を容易に実現することができる。   Furthermore, in this modified example, such a jet-type cooling structure can be easily formed by inserting the plate-like body 222 having the nozzle holes 224 from the upper opening end face of the housing member 220. It is possible to easily realize an excellent cooling device.

以上のように、この発明の実施の形態２によれば、複数個の半導体装置を同時に冷却可能な冷却装置を、小型かつ良好な組み付け性で実現することができる。   As described above, according to the second embodiment of the present invention, a cooling device capable of simultaneously cooling a plurality of semiconductor devices can be realized with a small size and a good assembling property.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明は、半導体装置を冷却する冷却装置に適用することができる。   The present invention can be applied to a cooling device for cooling a semiconductor device.

この発明の実施の形態１に従う半導体装置の冷却装置を示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing a cooling device for a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図１における半導体装置の一構成例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the semiconductor device in FIG. 1. この発明の実施の形態１に従う半導体装置の冷却装置を示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing a cooling device for a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図２に示す半導体装置の冷却装置の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the cooling device of the semiconductor device shown in FIG. 本実施の形態における半導体装置の第１の変更例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the 1st modification of the semiconductor device in this Embodiment. 本実施の形態における半導体装置の第２の変更例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd modification of the semiconductor device in this Embodiment. この発明の実施の形態２に従う半導体装置の冷却装置を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the cooling device of the semiconductor device according to Embodiment 2 of this invention. 図７に示すケースの第１の変更例を示す分解斜視図である。FIG. 8 is an exploded perspective view showing a first modification of the case shown in FIG. 7. 図７に示すケースの第２の変更例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the 2nd modification of the case shown in FIG. 図９に示すケースのＸ−Ｘ断面を示す図である。It is a figure which shows the XX cross section of the case shown in FIG. たとえば特許文献１に記載される従来の半導体装置の冷却装置の構成図である。For example, it is a block diagram of a cooling device for a conventional semiconductor device described in Patent Document 1.

符号の説明Explanation of symbols

１０，１０Ａ，１０Ｂ 半導体装置、１１ 半導体素子、１２ 電極板、１３，１３Ａ，１３Ｂ 封止部材、１４ 鍔部、１６，１６Ａ，１６Ｂ フィン部、１８，２４，２８，２３２ 貫通孔、２０，２０Ａ〜２０Ｃ ケース、２２，２２ａ，２２ｂ，２１２ａ，２１２ｂ スリット部、２６，２３０ａ，２３０ｂ 蓋部材、３０ ボルト、４０ 間隙部、１４０ 根元部、２００ 筐体部材、２０２ 溝部、２１０ 天板部材、２２２ 板状体、２２４ 噴孔、３１０ 容器、３１１ａ，３１１ｂ 袋、３１２ａ，３１２ｂ 回路基板、３１３ 被冷却体（半導体チップ）、３１４ａ 蓋、３１５ａ 排気口、３１６ 導入口、３１７ａ，３１７ｂ 開口部。   10, 10A, 10B Semiconductor device, 11 Semiconductor element, 12 Electrode plate, 13, 13A, 13B Sealing member, 14 collar part, 16, 16A, 16B Fin part, 18, 24, 28, 232 Through hole, 20, 20A -20C Case, 22, 22a, 22b, 212a, 212b Slit part, 26, 230a, 230b Lid member, 30 bolt, 40 gap part, 140 root part, 200 housing member, 202 groove part, 210 top plate member, 222 plate Shaped body, 224 injection hole, 310 container, 311a, 311b bag, 312a, 312b circuit board, 313 object to be cooled (semiconductor chip), 314a lid, 315a exhaust port, 316 introduction port, 317a, 317b opening.

Claims (10)

被冷却部材と、
内部を通流する冷却媒体中に前記被冷却部材を浸漬させて冷却する冷却部材とを備え、
前記被冷却部材は、前記冷却媒体の通流方向の一方端面から前記冷却部材に挿入されて、前記冷却部材と嵌合され、
前記冷却部材は、前記被冷却部材との間に前記冷却媒体が通流する冷却媒体流路を形成し、
前記冷却部材は、前記通流方向に延在する側面の一部に、前記通流方向に貫通するスリット部を含み、
前記被冷却部材は、前記スリット部に沿って前記冷却部材に挿入される、半導体装置の冷却装置。 A member to be cooled;
A cooling member that immerses and cools the member to be cooled in a cooling medium flowing through the inside,
The member to be cooled is inserted into the cooling member from one end surface in the flow direction of the cooling medium, and is fitted to the cooling member,
The cooling member, the forming the cooling medium channel through which cooling medium is flowing between the cooled member,
The cooling member includes a slit portion penetrating in the flow direction in a part of a side surface extending in the flow direction ,
The cooling device for a semiconductor device, wherein the member to be cooled is inserted into the cooling member along the slit portion . 前記スリット部は、前記通流方向の中央部分が閉じた形状を有し、
前記被冷却部材は、前記通流方向の一方端面および他方端面の各々から、前記スリット部に沿って前記冷却部材に挿入される、請求項１に記載の半導体装置の冷却装置。 The slit portion has a shape in which a central portion in the flow direction is closed,
Wherein the cooling member from each of the one end face and the other end face of the through-flow direction, is inserted into the cooling member along said slit portion, the cooling apparatus for a semiconductor device according to claim 1. 前記被冷却部材は、前記通流方向に延在する鍔部を含み、前記冷却部材への挿入時において、前記鍔部の根元部分と前記スリット部とが嵌合される、請求項１または請求項２に記載の半導体装置の冷却装置。 Wherein the cooling member includes a flange portion extending in the through flow direction, the at the time of insertion into the cooling member, the root portion of the flange portion and said slit portion is fitted, according to claim 1, wherein Item 3. A cooling device for a semiconductor device according to Item 2 . 前記冷却部材は、前記通流方向の一方端面および他方端面を封止する蓋部材を含み、
前記蓋部材は、前記冷却部材の外部と前記冷却媒体流路とを連結する貫通孔を含む、請求項３に記載の半導体装置の冷却装置。 The cooling member includes a lid member that seals one end face and the other end face in the flow direction,
The cooling device for a semiconductor device according to claim 3 , wherein the lid member includes a through hole that connects the outside of the cooling member and the cooling medium flow path. 前記冷却部材は、
前記被冷却部材を収容する筐体部材と、
前記筐体部材の開口端面を封止し、前記筐体部材と一体化して前記冷却媒体が通流する冷却媒体流路を形成する天板部材とをさらに含む、請求項４に記載の半導体装置の冷却装置。 The cooling member is
A housing member that houses the member to be cooled;
The semiconductor device according to claim 4 , further comprising: a top plate member that seals an opening end surface of the housing member and forms a cooling medium flow path that is integrated with the housing member and through which the cooling medium flows. Cooling system. 前記筐体部材は、前記通流方向に対して並列に配され、各々が前記被冷却部材を収容する複数の溝部を含む、請求項５に記載の半導体装置の冷却装置。 6. The cooling device for a semiconductor device according to claim 5 , wherein the housing member includes a plurality of grooves that are arranged in parallel to the flow direction and each receive the member to be cooled. 前記天板部材は、前記複数の溝部とそれぞれ対向するように配された複数の前記スリット部を含む、請求項６に記載の半導体装置の冷却装置。 The cooling device for a semiconductor device according to claim 6 , wherein the top plate member includes a plurality of the slit portions arranged so as to face the plurality of groove portions, respectively. 前記冷却部材は、
前記筐体部材の内部に設けられ、各々が、前記通流方向に延在する一対の板状体と、
前記一対の板状体の主表面上に、前記通流方向に沿って所定の間隔で配された複数の噴孔とをさらに含み、
前記被冷却部材は、前記一対の板状体の間に収容され、
前記冷却部材は、前記冷却媒体を、前記筐体部材と前記一対の板状体との間隙を通流させ、前記噴孔を通じて前記被冷却部材に噴射する冷却媒体流路を形成する、請求項５に記載の半導体装置の冷却装置。 The cooling member is
A pair of plate-like bodies provided inside the casing member, each extending in the flow direction;
A plurality of injection holes arranged at predetermined intervals along the flow direction on the main surfaces of the pair of plate-like bodies;
The member to be cooled is accommodated between the pair of plate-like bodies,
The cooling member forms a cooling medium flow path that causes the cooling medium to flow through a gap between the casing member and the pair of plate-like bodies and injects the cooling medium to the member to be cooled through the nozzle hole. 5. A cooling device for a semiconductor device according to 5 . 前記被冷却部材は、前記冷却媒体流路に当接するフィン部をさらに含む、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の半導体装置の冷却装置。 Wherein the cooling member, the cooling medium flow path further comprises a fin that abuts the cooling apparatus for a semiconductor device according to any one of claims 1 to 8. 前記フィン部は、前記被冷却部材の外方側面と前記冷却部材の内方側面とにそれぞれ密着する波型形状を有する、請求項９に記載の半導体装置の冷却装置。 The semiconductor device cooling device according to claim 9 , wherein the fin portion has a corrugated shape that is in close contact with an outer side surface of the member to be cooled and an inner side surface of the cooling member.
JP2004281630A 2004-09-28 2004-09-28 Semiconductor device cooling system Expired - Fee Related JP4473086B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004281630A JP4473086B2 (en) 2004-09-28 2004-09-28 Semiconductor device cooling system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004281630A JP4473086B2 (en) 2004-09-28 2004-09-28 Semiconductor device cooling system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006100356A JP2006100356A (en) 2006-04-13
JP4473086B2 true JP4473086B2 (en) 2010-06-02

Family

ID=36239915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004281630A Expired - Fee Related JP4473086B2 (en) 2004-09-28 2004-09-28 Semiconductor device cooling system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4473086B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4586087B2 (en) * 2008-06-30 2010-11-24 株式会社日立製作所 Power semiconductor module
JP5557441B2 (en) * 2008-10-31 2014-07-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 Power converter and electric vehicle
CN107248506A (en) * 2017-05-29 2017-10-13 苏州固特斯电子科技有限公司 A kind of cassette pipe radiator structure

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006100356A (en) 2006-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100689940B1 (en) Drive device
US6621701B2 (en) Water cooled inverter
KR100614011B1 (en) Drive device
JP4429251B2 (en) Power converter
US7542291B2 (en) Electronic circuit configuration having a printed circuit board thermally coupled to a heat sink
JP4292913B2 (en) Semiconductor cooling unit
EP1416534B1 (en) Integrated circuit system with a latent heat storage module
JP2010087002A (en) Heating component cooling structure
JP2009252646A (en) Cooling device of heat generator
JP2009081993A (en) Power converter
JP4231626B2 (en) Motor drive device for automobile
JP5664472B2 (en) Power converter
WO2013145508A1 (en) Power conversion apparatus
US20220022328A1 (en) Electronic Component with Cooling Clearance, and Assembly Method
CN103999343A (en) Power conversion apparatus
JP4473086B2 (en) Semiconductor device cooling system
JP2004072959A (en) Power conversion device
CN103947095A (en) Power converter
JP3726767B2 (en) Semiconductor module
WO2014024361A1 (en) Cooling structure and power conversion device
WO2013084417A1 (en) Power conversion apparatus
JP4277325B2 (en) Heat converter
US11785737B2 (en) Systems and methods for cooling electronic components of a vehicle
US11950398B2 (en) Systems and methods for cooling electronic components of a vehicle
US11943903B2 (en) Systems and methods for cooling electronic components of a vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070515

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090710

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091201

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100128

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: 20100223

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100304

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312

Year of fee payment: 3

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4473086

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140312

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees