JP6595531B2 - ヒートシンクアッセンブリ - Google Patents
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Description
本明細書等において、形状、幾何学的条件、これらの程度を特定する用語、例えば「平行」、「方向」等の用語については、その用語の厳密な意味に加えて、ほぼ平行とみなせる程度の範囲、概ねその方向とみなせる範囲を含む。
また、本明細書等では、後述するヒートシンク20の奥行き方向をX(X1−X2)方向、幅方向をY(Y1−Y2)方向、厚み方向をZ(Z1−Z2)方向とする。
図1Aは、第1実施形態のヒートシンクアッセンブリ1の斜視図である。図1Bは、図1Aに示すヒートシンクアッセンブリ1の平面図である。図1Bは、熱拡散シートの第1の形状を示している。図1Cは、熱拡散シートの第2の形状を示すヒートシンクアッセンブリ1の平面図である。図1Dは、熱拡散シートの第3の形状を示すヒートシンクアッセンブリ1の平面図である。なお、図1B〜図1Dにおいて、パワー半導体素子11のケース12(後述)は、その輪郭のみを図示する(第2実施形態以降の同等の図面に共通)。
図1Bに示すように、パワー半導体素子モジュール10は、ケース12の内部に複数のパワー半導体素子11が配置されたアッセンブリモジュールである。パワー半導体素子モジュール10は、ヒートシンク20の冷却面F1(後述)に載置されている。
本実施形態のヒートシンク20は、ヒートシンク本体21と、熱拡散構造部としての熱拡散シート25と、を備える。
また、第1実施形態における熱拡散シート25は、図1Dに示す第3の形状のように、1つのパワー半導体素子モジュール10において、ヒートシンク20の奥行き方向に沿ってW字形となり、チップと重なる部分の近傍に凸部25aを設けた形状としてもよい。
図2Aは、第2実施形態のヒートシンクアッセンブリ2の斜視図である。図2Bは、図2Aに示すヒートシンクアッセンブリ2の平面図である。
なお、第2実施形態の説明及び図面において、第1実施形態と同様の機能を果たす構成要件には、同一の符号又は末尾(下2桁)に同一の符号を付して、重複する説明を適宜に省略する。
本実施形態のヒートシンク120は、ヒートシンク本体121と、熱拡散構造部としての第2放熱フィン125と、を備える。
本実施形態のヒートシンク120において、上述した第1放熱フィン123及び第2放熱フィン125は、ヒートシンク本体121と一体に形成されていてもよいし、第1実施形態で説明した半田等による接合、溝への嵌め込み等の手法により固定してもよい。
図3Aは、第3実施形態のヒートシンクアッセンブリ3の斜視図である。図3Bは、図3Aに示すヒートシンクアッセンブリ3の平面図である。
なお、第3実施形態の説明及び図面において、第1実施形態と同様の機能を果たす構成要件には、同一の符号又は末尾(下2桁)に同一の符号を付して、重複する説明を適宜に省略する。
本実施形態のヒートシンク220は、ヒートシンク本体221と、熱拡散構造部としての第2放熱フィン225と、を備える。
本実施形態のヒートシンク220において、第1放熱フィン223及び第2放熱フィン225は、溝への嵌め込みより固定しているが、第1実施形態で説明した半田等による接合により固定してもよい。
図4Aは、第4実施形態のヒートシンクアッセンブリ4の斜視図である。図4Bは、図4Aに示すヒートシンクアッセンブリ4の平面図である。図5は、ヒートシンク本体330の分解斜視図である。
なお、第4実施形態の説明及び図面において、第1実施形態と同様の機能を果たす構成要件には、同一の符号又は末尾(下2桁)に同一の符号を付して、重複する説明を適宜に省略する。
本実施形態のヒートシンク320は、ヒートシンク本体330と、熱拡散構造部としての冷却管340と、を備える。
第1冷却板331は、ヒートシンク本体330の冷却面F1を構成する板状の部材である。第1冷却板331は、冷却管340の中心からZ1側を占める部分が収容される複数の溝331aを備える。溝331aは、第1冷却板331の長手方向(X方向)に沿って形成されている。
第2冷却板332は、ヒートシンク本体330の裏面F2を構成する板状の部材である。第2冷却板332は、冷却管340の中心からZ2側を占める部分が収容される複数の溝332aを備える。溝332aは、第2冷却板332の長手方向(X方向)に沿って形成されている。
図5に示すように、第1冷却板331の溝331aと第2冷却板332の溝332aとの間に冷却管340(後述)を挟み込み、2つの冷却板331、332を接合することにより、本実施形態のヒートシンク本体330が得られる。2つの冷却板331、332及び冷却管340は、例えば、ろう付け、圧入、熱伝導性の接着剤による接着等の手法により接合できる。
冷却管340は、図4Bに示すように、ヒートシンク本体330の厚み方向Z(X−Y平面と直交する方向)において、パワー半導体素子モジュール10内に配置されたパワー半導体素子11と重なる位置を通過するように配管されている。
なお、図示していないが、冷却管340の一方の端部341及び他方の端部342は、熱交換器から延出された外部配管と接続されている。
第1実施形態において、熱拡散シート25は、パワー半導体素子11のチップ及びその近傍に集中する熱を放熱することができれば、第1〜第3の形状の例に限らず、どのような形状であってもよい。
第1実施形態の第1〜第3の形状は、適宜に組み合わせることもできる。例えば、第1の形状と第2の形状とを組み合わせて、熱拡散シート25を格子状のパターンとしてもよい。
第1実施形態の第1〜第3の形状において、ヒートシンク本体21の冷却面F1に凹部(溝)を設け、熱拡散シート25をその凹部に嵌め込んでもよい。
第3実施形態において、第2放熱フィン225の間隔S2を、第1放熱フィン223の間隔S1よりも狭くなる(S2<<S1)ように構成してもよい。
第4実施形態において、ヒートシンク本体330を、拡管方式等の構造による水冷板として構成してもよい。
Claims (3)
- 複数のパワー半導体素子を有するパワー半導体素子モジュールと、
前記パワー半導体素子モジュールが載置される冷却面を備え、前記冷却面において前記パワー半導体素子で発生した熱を放熱するヒートシンク本体と、
前記ヒートシンク本体よりも熱伝導性が高い金属により板状且つジグザグ状に形成され、前記パワー半導体素子で発生した熱を拡散可能な熱拡散シートと、
前記パワー半導体素子モジュールが載置される側とは反対側であって、前記ヒートシンク本体の前記冷却面と直交する方向において、前記パワー半導体素子モジュール内に配置された前記パワー半導体素子と重ならない位置に配置される複数の第1放熱フィンと、
前記パワー半導体素子モジュールが載置される側とは反対側であって、前記ヒートシンク本体の前記冷却面と直交する方向において、前記パワー半導体素子モジュール内に配置された前記パワー半導体素子と重なる位置に配置される複数の第2放熱フィンと、を備え、
前記ヒートシンク本体は、前記パワー半導体素子モジュールが載置される側とは反対側の面に、複数の前記第1放熱フィン及び複数の前記第2放熱フィンが嵌め込まれる複数の溝を備え、
前記第2放熱フィンは、前記第1放熱フィンよりも熱伝導性の高い部材により形成され、
前記熱拡散シートは、前記ヒートシンク本体の前記冷却面に載置された前記パワー半導体素子モジュール内の前記パワー半導体素子を前記冷却面と直交する方向から見たときに、前記ジグザグ状に形成された部分が前記パワー半導体素子と重なる位置に設けられるヒートシンクアッセンブリ。 - 前記第2放熱フィンのフィン間隔は、前記第1放熱フィンのフィン間隔よりも狭い、請求項1に記載のヒートシンクアッセンブリ。
- 前記パワー半導体素子は、ワイドバンドギャップパワー半導体素子である、請求項1又は2に記載のヒートシンクアッセンブリ。
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