JPH0650356U - Water-cooled heat sink with heat pipe - Google Patents
Water-cooled heat sink with heat pipeInfo
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- JPH0650356U JPH0650356U JP8260892U JP8260892U JPH0650356U JP H0650356 U JPH0650356 U JP H0650356U JP 8260892 U JP8260892 U JP 8260892U JP 8260892 U JP8260892 U JP 8260892U JP H0650356 U JPH0650356 U JP H0650356U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】部品点数が少なく、組立作業工数も低減し、か
つ信頼性を向上したヒートパイプ付き水冷ヒートシンク
を提供する。
【構成】蛇行した溝11ａを設け、溝11ａの一方の端部に
接続する冷却水用口金12ａおよび他方の端部に接続する
冷却水用口金12ｂを設けた銅ブロック11と、この銅ブロ
ック11の開口面を塞ぐように側面に銀口一付けで接合さ
れる銅ブロック13と、この銅ブロック13の手前側に配置
された銅ブロック14と、銅ブロック13と銅ブロック14に
それぞれ端部を埋め込まれたヒートパイプ15で構成され
る。
(57) [Summary] [Purpose] To provide a water-cooled heat sink with a heat pipe that has a small number of parts, a reduced number of assembly work steps, and improved reliability. A copper block 11 provided with a meandering groove 11a, a cooling water base 12a connected to one end of the groove 11a and a cooling water base 12b connected to the other end, and the copper block 11 The copper block 13 joined to the side surface with a silver mouth so as to block the opening surface of the copper block, the copper block 14 arranged on the front side of this copper block 13, and the end portions of the copper block 13 and the copper block 14, respectively. It consists of an embedded heat pipe 15.
Description
【０００１】[0001]
本考案は、サイリスタ等の半導体素子とその周辺回路に使用される抵抗，ダイ オード等を水で冷却する水冷式電力変換装置等に用いられるヒートパイプ付き水 冷ヒートシンクに関するものである。 The present invention relates to a water-cooled heat sink with a heat pipe used in a water-cooled power converter for cooling a semiconductor element such as a thyristor and its peripheral circuits with resistors and diodes.
【０００２】[0002]
従来から実施されている水冷ヒートシンクを用いる電力変換装置の構成につい て、図６および図７を参照して説明する。 The configuration of a conventional power conversion device using a water-cooled heat sink will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
【０００３】 近年、半導体素子の大容量化がめざましく、数千アンペア定格の半導体素子が 一般に用いられるようになってきている。それに伴い、半導体素子から発生する ロスおよびスナバロスも千ワットを越える大きなものとなってきている。そのた め、これらのロスによる温度上昇を抑制するための冷却構造が非常に複雑かつ重 要な設計となっている。In recent years, the capacity of semiconductor devices has been remarkably increased, and semiconductor devices having a rating of several thousand amperes have come into general use. Along with this, the loss and snubber loss generated from semiconductor devices have also grown to over 1,000 watts. Therefore, the cooling structure for suppressing the temperature rise due to these losses has a very complicated and important design.
【０００４】 最近、大容量の電力変換装置においては、冷却効率が良く小型化できるため、 半導体素子およびスナバ回路等の発熱体を水冷で行うことが増えてきており、図 ６は、サイリスタ１がシリーズに３個接続され、各々にコンデンサ２と抵抗３か らなるスナバ回路を有する電力変換装置の回路の一部を示す。Recently, in a large-capacity power conversion device, cooling efficiency can be improved and the size can be reduced. Therefore, heating elements such as semiconductor elements and snubber circuits are increasingly being water-cooled. As shown in FIG. 3 shows a part of a circuit of a power conversion device that has three snubber circuits each of which is connected to a series and includes a capacitor 2 and a resistor 3.
【０００５】 このような回路を水冷する場合、従来は図７に示すように構成されていた。す なわち、サイリスタ１と水冷ヒートシンク４は積層され、押え板５ａ，５ｂと加 圧用スタッド６により加圧され、半導体スタック７を構成している。半導体スタ ック７の手前にはスナバコンデンサ２が配置され、さらにその手前に水冷のスナ バ抵抗３が配置されている。スナバ回路の配線は電線８で行われている。冷却水 は、水冷ヒートシンク４へ個々に入り、サイリスタ１を冷却する。水冷ヒートシ ンク４から排出された冷却水は、絶縁チューブ９を通り、スナバ抵抗３に入り、 スナバ抵抗３を冷却していた。Conventionally, when such a circuit is water-cooled, it is configured as shown in FIG. That is, the thyristor 1 and the water-cooled heat sink 4 are laminated and pressed by the pressing plates 5a and 5b and the pressing stud 6 to form the semiconductor stack 7. A snubber capacitor 2 is arranged in front of the semiconductor stack 7, and a water-cooled snubber resistor 3 is arranged in front of it. The snubber circuit is wired by an electric wire 8. The cooling water individually enters the water cooling heat sink 4 to cool the thyristor 1. The cooling water discharged from the water-cooled heat sink 4 passed through the insulating tube 9 and entered the snubber resistor 3 to cool the snubber resistor 3.
【０００６】[0006]
しかしながら、図７に示した従来の水冷ヒートシンク４を使用する電力変換装 置の構成においては、次のような問題点があった。すなわち、サイリスタ１とス ナバ抵抗３は個々に水冷されているため、水冷ヒートシンク４とスナバ抵抗３間 に冷却水を流すための絶縁チューブ９が必要となり、部品点数および冷却配管の 接合部分が多くなるため、組立工数、コストの上昇および信頼性の低下要素とな っていた。 そこで、本考案の目的は、部品点数が少なく、組立作業工数を低減し、かつ信 頼性を向上したヒートパイプ付き水冷ヒートシンクを提供することにある。 However, the configuration of the power conversion device using the conventional water-cooled heat sink 4 shown in FIG. 7 has the following problems. That is, since the thyristor 1 and the snubber resistor 3 are individually water-cooled, the insulating tube 9 for flowing the cooling water between the water-cooled heat sink 4 and the snubber resistor 3 is required, and the number of parts and the joint portion of the cooling pipe are large. As a result, the assembly man-hours, the cost increase and the reliability decrease. Therefore, an object of the present invention is to provide a water-cooled heat sink with a heat pipe, which has a small number of parts, a reduced number of assembling steps, and an improved reliability.
【０００７】[0007]
本考案は、上記目的を達成するため、金属材で形成され、内部に冷却水の流路 を設けると共に側面を第１の発熱体の当接面とした水冷ヒートシンクと、金属材 で形成され、側面を第２の発熱体の当接面としたヒートシンクと、このヒートシ ンクに一方の端部を埋設され、他方の端部を水冷ヒートシンクに埋設されたヒ− トパイプで構成したものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is formed of a metal material, and is formed of a metal material, and a water-cooled heat sink whose inside is provided with a cooling water channel and whose side surface is a contact surface of the first heating element. It is composed of a heat sink whose side surface is a contact surface of the second heating element, and a heat pipe in which one end is embedded in the heat sink and the other end is embedded in a water-cooled heat sink.
【０００８】[0008]
半導体スタックに用いた場合、周辺回路の発熱体スナバ抵抗等が出す熱は、ヒ ートパイプにより水冷ヒートシンクに伝わり、水冷ヒートシンクにより冷却され るようになる。それにより、水冷ヒートシンクは、半導体素子と周辺回路の両方 を冷却することになり、周辺回路の発熱体を冷却するヒートシンクには冷却水を 流す必要が無くなり、冷却水配管が削減できる。 When used in a semiconductor stack, the heat generated by the snubber resistance of the heating element of the peripheral circuit is transferred to the water-cooled heat sink by the heat pipe and cooled by the water-cooled heat sink. As a result, the water-cooled heat sink cools both the semiconductor element and the peripheral circuit, and cooling water does not need to flow to the heat sink for cooling the heating element of the peripheral circuit, and the cooling water piping can be reduced.
【０００９】 また、周辺回路の発熱体を冷却するヒートシンクは、半導体素子を冷却する水 冷ヒートシンクにヒートパイプで保持できるようになるため、固定用品が削減で きる。さらに、冷却配管の接続部が半導体スタックに集中するため、冷却構成が 容易となる。Further, since the heat sink for cooling the heating element of the peripheral circuit can be held by the water cooling heat sink for cooling the semiconductor element by the heat pipe, the number of fixed parts can be reduced. Further, since the connection parts of the cooling pipes are concentrated on the semiconductor stack, the cooling structure becomes easy.
【００１０】[0010]
以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。図１は、本考案の一実施例 を示す斜視図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.
【００１１】 同図において、10はヒートパイプ付き水冷ヒートシンクを示す、このヒートパ イプ付き水冷ヒートシンク10は、冷却水の流路となる蛇行した溝11ａを設け、溝 11ａの一方の端部に接続する冷却水用口金12ａおよび溝11ａの他方の端部に接続 する冷却水用口金12ｂをそれぞれ設けた銅ブロック11と、この銅ブロック11の側 面に配置され、銅ブロック11の開口面を塞ぐように銀口一付けにより一体となる 銅ブロック13と、この銅ブロック13の手前側に配置された銅ブロック14と、銅ブ ロック13と銅ブロック14にそれぞれ端部を埋め込まれ、銀口一付けて接合されヒ ートパイブ15で構成される。In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a water-cooled heat sink with a heat pipe. The water-cooled heat sink 10 with a heat pipe is provided with a meandering groove 11a that serves as a flow path for cooling water, and is connected to one end of the groove 11a. The copper block 11 is provided with a cooling water base 12a and a cooling water base 12b connected to the other end of the groove 11a, respectively, and the copper block 11 is arranged on the side surface of the copper block 11 so as to close the opening surface of the copper block 11. The copper block 13 and the copper block 14 that are placed on the front side of this copper block 13, the copper block 13 and the copper block 14 are embedded at the ends, respectively. It is joined together and consists of heat pipe 15.
【００１２】 以上の構成において、一体に接合された銅ブロック11と銅ブロック13は、外側 面が平坦で半導体素子１等の端面に良好に接触し、必要に応じ加圧用スタッドの 貫通する孔を設ける。また銅ブロック14の側面にスナバ抵抗３を張り付けるとき には、スナバ抵抗３の厚さが比較的薄いので、シリコンゴムを介挿し接着剤等で 接着する。In the above structure, the copper block 11 and the copper block 13 integrally joined have flat outer surfaces and are in good contact with the end surface of the semiconductor element 1 or the like, and may have holes through which the pressure studs pass if necessary. Set up. When the snubber resistor 3 is attached to the side surface of the copper block 14, since the thickness of the snubber resistor 3 is relatively thin, silicone rubber is inserted and the snubber resistor 3 is bonded with an adhesive or the like.
【００１３】 図２は、以上のように構成されたヒートパイプ付き水冷ヒートシンク10を用い た半導体スタック16の構成を示し、サイリスタ１はヒートパイプ付き水冷ヒート シンク10と積層され、押え板５ａ，５ｂと加圧用スタッド６により加圧される。 スナバ抵抗３の下方にはスナバコンデンサ２が配置され、このスナバ抵抗３の一 方の端子はスナバコンデンサ２に電線８で接続され、他方の端子はヒートパイプ 15を介してサイリスタ１に接続される。FIG. 2 shows a structure of a semiconductor stack 16 using the water-cooled heat sink 10 with a heat pipe configured as described above. The thyristor 1 is stacked with the water-cooled heat sink 10 with a heat pipe, and the pressing plates 5a and 5b are stacked. And is pressed by the pressing stud 6. A snubber capacitor 2 is arranged below the snubber resistor 3, one terminal of this snubber resistor 3 is connected to the snubber capacitor 2 by an electric wire 8, and the other terminal is connected to the thyristor 1 via a heat pipe 15. .
【００１４】 なお、上記銅ブロック11は複雑な形状の溝11ａを設けているが、近年加工技術 の進歩によって加工が可能となっている。これにより、銅ブロック11の内部に直 接冷却水が接触するので、冷却能力の高いものが容易に製作できるようになって きており、サイリスタ１とスナバ抵抗３の両者を冷却できる十分な能力を持たせ るものが製作できる。Although the copper block 11 is provided with a groove 11a having a complicated shape, it has become possible to be processed in recent years due to the progress of processing technology. As a result, since the cooling water comes into direct contact with the inside of the copper block 11, it has become possible to easily manufacture one with high cooling capacity, and sufficient capacity to cool both the thyristor 1 and the snubber resistor 3. You can make something that has.
【００１５】 なお、本考案は、上述した実施例に限定されず、図３に示すようにヒートパイ プ付き水冷ヒートシンク17を、冷却水の溝11ａを加工した銅ブロック11側に冷却 水の溝11ａを避けてヒートパイプ15を埋め込むように構成してもよい。また、図 ４および図５に示すようにヒートパイプ付き水冷ヒートシンク18を、ヒートパイ プの中間部にセラミック等で形成された絶縁部19を設けた絶縁タイプのヒートパ イプ20を用いることにより、電気的に絶縁が必要な場合のサイリスタ１の並列ス タック等に対しても用いることが可能である。この場合、スナバ抵抗３，スナバ コンデンサ２は従来と同様に取付ける。The present invention is not limited to the above-described embodiment, and as shown in FIG. 3, a water cooling heat sink 17 with a heat pipe is provided on the side of the copper block 11 in which the cooling water groove 11a is processed and the cooling water groove 11a is formed. The heat pipe 15 may be embedded while avoiding the above. Further, as shown in FIGS. 4 and 5, by using a water-cooled heat sink 18 with a heat pipe and an insulation type heat pipe 20 having an insulating portion 19 made of ceramic or the like in the middle of the heat pipe, It can also be used for a parallel stack of the thyristor 1 and the like when insulation is required. In this case, the snubber resistor 3 and the snubber capacitor 2 are mounted as in the conventional case.
【００１６】 なお、以上の説明は、ヒートパイプ付き水冷ヒートシンクにより、サイリスタ とスナバ抵抗を冷却する例で行っているが、当然被冷却体はそれらに限定される ものではない。In the above description, a water-cooled heat sink with a heat pipe is used to cool the thyristor and the snubber resistance, but the object to be cooled is not limited to them.
【００１７】[0017]
以上説明したように本考案によれば、金属材で形成され、内部に冷却水の流路 を設けると共に側面を第１の発熱体の当接面とした水冷ヒートシンクと、金属材 で形成され、側面を第２の発熱体の当接面としたヒートシンクと、このヒートシ ンクに一端を埋設され、他方の端部をヒートシンクに埋設するヒートパイプで構 成しているので、冷却配管を削減でき、冷却配管を被冷却装置の主要部のみで処 理できることが可能となって冷却構成が容易となり、部品点数が減り、冷却配管 接合部を少なくして信頼性を向上したヒートパイプ付き水冷ヒートシンクを提供 することができる。 As described above, according to the present invention, a water-cooled heat sink, which is made of a metal material, has a flow path for cooling water inside, and whose side surface is a contact surface of the first heating element, and is made of a metal material, Since the heat sink whose side is the contact surface of the second heating element and the heat pipe whose one end is embedded in this heat sink and the other end is embedded in the heat sink, it is possible to reduce the cooling piping. The cooling pipe can be processed only by the main part of the device to be cooled, the cooling structure is simplified, the number of parts is reduced, and the cooling pipe joint is reduced to provide a water-cooled heat sink with a heat pipe. can do.
【図１】本考案の一実施例を一部分解して示す斜視図。FIG. 1 is a partially exploded perspective view of an embodiment of the present invention.
【図２】本考案の一実施例を用いた半導体スタックの構
成図。FIG. 2 is a block diagram of a semiconductor stack using an embodiment of the present invention.
【図３】本考案の他の実施例を一部分解して示す斜視
図。FIG. 3 is a partially exploded perspective view of another embodiment of the present invention.
【図４】本考案のさらに異なる他の実施例を用いた半導
体スタックの構成図。FIG. 4 is a schematic view of a semiconductor stack using another embodiment of the present invention.
【図５】図４のＡ−Ａ断面図。5 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
【図６】本考案に関連する半導体変換装置の一部を示し
回路図。FIG. 6 is a circuit diagram showing a part of a semiconductor conversion device related to the present invention.
【図７】従来の半導体変換装置の構成図。FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional semiconductor conversion device.
１…サイリスタ、２…スナバコンデンサ、３…スナバ抵
抗、４…水冷ヒートシンク、５ａ，５ｂ…押え板、６…
加圧用スタッド、７，16…半導体スタック、８…電線、
９…絶縁チューブ、10，17，18…ヒートパイプ付き水冷
ヒートシンク、11，13，14…銅ブロック、11ａ…溝、12
ａ，12ｂ…冷却水用口金、15，20…ヒートパイプ、19…
絶縁部。1 ... Thyristor, 2 ... Snubber capacitor, 3 ... Snubber resistance, 4 ... Water-cooled heat sink, 5a, 5b ... Holding plate, 6 ...
Pressure studs, 7, 16 ... Semiconductor stack, 8 ... Wires,
9 ... Insulation tube, 10, 17, 18 ... Water-cooled heat sink with heat pipe, 11, 13, 14 ... Copper block, 11a ... Groove, 12
a, 12b ... Coolant base, 15, 20 ... Heat pipe, 19 ...
Insulation part.
Claims (1)
を設けると共に側面を第１の発熱体の当接面とした水冷
ヒートシンクと、金属材で形成され、側面を第２の発熱
体の当接面としたヒートシンクと、このヒートシンクに
一方の端部を埋設され、他方の端部を前記水冷ヒートシ
ンクに埋設されたヒ−トパイプとから構成したことを特
徴とするヒートパイプ付き水冷ヒートシンク。1. A water-cooled heat sink formed of a metal material, having a flow path for cooling water therein and having a side surface abutting against the first heating element; and a side surface formed of a metal material for a second heat generation. A water-cooled heat sink with a heat pipe, comprising a heat sink serving as a body contact surface and a heat pipe having one end embedded in the heat sink and the other end embedded in the water cooled heat sink. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8260892U JPH0650356U (en) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | Water-cooled heat sink with heat pipe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8260892U JPH0650356U (en) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | Water-cooled heat sink with heat pipe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0650356U true JPH0650356U (en) | 1994-07-08 |
Family
ID=13779195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8260892U Pending JPH0650356U (en) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | Water-cooled heat sink with heat pipe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0650356U (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007074775A (en) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk | Shield conductor |
| CN112770596A (en) * | 2020-12-02 | 2021-05-07 | 合肥巨一动力系统有限公司 | Integrated heat pipe heat dissipation water channel structure applied to double-motor controller |
| KR102363438B1 (en) * | 2021-04-20 | 2022-02-15 | (주)아이에프티 | Heat sink with built-in heat pipe |
-
1992
- 1992-12-01 JP JP8260892U patent/JPH0650356U/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007074775A (en) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk | Shield conductor |
| CN112770596A (en) * | 2020-12-02 | 2021-05-07 | 合肥巨一动力系统有限公司 | Integrated heat pipe heat dissipation water channel structure applied to double-motor controller |
| CN112770596B (en) * | 2020-12-02 | 2023-03-31 | 合肥巨一动力系统有限公司 | Integrated heat pipe heat dissipation water channel structure applied to double-motor controller |
| KR102363438B1 (en) * | 2021-04-20 | 2022-02-15 | (주)아이에프티 | Heat sink with built-in heat pipe |
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