JP6183426B2 - 半導体モジュール用冷却器 - Google Patents
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Description
・発生損失:IGBT 258W、FWD31W
・冷媒:LLC50%
・流量:5〜15L/min
・冷媒温度:65℃
角ピン19についてのシミュレーションとの比較は流量10L/minで行った。比較結果を表1に示す。表のA〜Fは図1(a)における、図において左上から右下にかけて存在するIGBT素子13に対応する。各相の誤差は最大2%程度であり、シミュレーションの予測と実測が同等であることを確認した。実測の結果から、熱抵抗を計算すると0.27K/W(IGBT平均値)となった。実測では流量を変えて測定を行い、熱抵抗の流量依存性を確認した。熱抵抗と圧力損失の、流量5〜15L/minに対する流量依存性グラフ(実測値)を図23に示す。5L/minと15L/minを比較すると、IGBT、FWDどちらも15L/min の方が10%程度であるが熱抵抗が低下している。流量を上げることで放熱性能が向上することが分かる。
に制約を受ける。
及び冷媒収束室27の上面を開口部30とした場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、冷却フィン冷却室28のみに開口部を形成するようにしてもよい。
2 冷媒ジャケット
3 冷却器
4 平滑コンデンサ
11 ブレードフィン
12 フリーホイールダイオード
13 IGBT素子
14 半導体回路(W相用回路)
15 半導体回路(V相用回路)
16 半導体回路(U相用回路)
17、101 取り付け穴
18、102、103 丸ピン
19 角ピン
21 冷媒排出口
22 冷媒インレット
23 Oリング
24 冷媒導入口
25 冷媒拡散壁
26 冷媒拡散室
27 冷媒収束室
28 冷却フィン冷却室
29 回路基板
100、201、202 冷媒の流れの向き
200 半導体モジュール
203 冷媒導入口の中心
204 冷媒の流路
205 冷媒拡散壁の斜面
206 冷媒拡散室の底面の斜面
Claims (6)
- 少なくとも上面および底面を有する冷媒ジャケットと、前記冷媒ジャケットの上面側に固定されたヒートシンクとを備え、前記冷媒ジャケットに外部から冷媒を供給して、その外面に前記ヒートシンクを介して前記冷媒ジャケットに熱的に接続される一乃至複数の半導体素子を冷却する半導体モジュール用冷却器であって、
前記冷媒ジャケットは、
前記ヒートシンクの前記半導体素子が接続された面の裏面に形成された冷却フィンを挿通する開口部と、前記冷却フィンの下端と間隔をあけて配置された底面とを有し、当該冷却フィンを冷却する冷却フィン冷却室と、
前記冷媒を導入する冷媒導入口と、
前記冷媒導入口から導入された前記冷媒を拡散して前記冷却フィン冷却室に供給する冷媒拡散室と、
前記冷媒拡散室の前記冷却フィン冷却室の底面側の一端から他端まで設けられた冷媒拡散壁と、
前記冷媒を外部に排出する冷媒排出口と、
前記冷却フィン冷却室と前記冷媒排出口との間に設けられた冷媒収束室とを少なくとも備え、
前記冷媒拡散壁の上端位置は前記冷媒導入口の上端位置以上の高さを有し、前記冷媒拡散壁の前記冷媒導入口との対向面は、その面の下部から上部に向い前傾する傾斜面とされ、
前記冷媒拡散室は前記冷媒導入口から前記冷媒拡散壁に向かい末広がり形状であり、
前記冷媒拡散室で拡散された前記冷媒が前記冷媒拡散壁を乗り越え、前記ヒートシンク寄りから前記冷却フィンの間隙に導入される
ことを特徴とする半導体モジュール用冷却器。 - 前記冷媒収束室は前記冷媒排出口から前記冷却フィン冷却室に向かい末広がり形状であることを特徴とする請求項1に記載の半導体モジュール用冷却器。
- 前記複数の半導体素子は、前記ヒートシンクにおいて前記冷媒導入口から前記冷媒排出口に向かう前記冷媒の流れる方向に対して交差する方向に配列されていることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体モジュール用冷却器。
- 前記冷却フィンは、
複数の平板からなるブレードフィン、断面が円形状である複数の丸ピン、断面が多角形状である複数の角ピンのいずれか1つで構成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の半導体モジュール用冷却器。 - 前記冷却フィンを複数の前記丸ピン及び複数の前記角ピンの何れか一方で構成する場合に、ピン配列を千鳥状配列としたことを特徴とする請求項4に記載の半導体モジュール用冷却器。
- 前記ヒートシンクと前記冷媒ジャケットとの間には、少なくとも前記開口部を囲むシール部材を備えていることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の半導体モジュール用冷却器。
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