JPH1075081A - 半導体素子冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば電気自動車のパワー（電力用）トラン
ジスタ等の半導体素子の放熱器として使用される水冷式
の半導体素子冷却装置を提供する。冷却装置は、押出形
材製冷却基板の内部に蛇行状の冷却水通路を有してい
て、半導体素子の冷却性能の大幅なアップを図り得る。
通路内の圧力損失が少なくてすみ、かつ軽量化を果たし
得る。量産可能で製造コストを低減する。 【解決手段】 半導体素子冷却装置１は、押出形材製冷
却基板２内に全体として平面よりみて略Ｕ形状もしくは
蛇行状の冷却水通路４が形成されている。冷却水折返し
用ヘッダ部８内において隔壁５の切断端が、冷却水の流
路抵抗を低減するように、該ヘッダ部８の略中央部分に
おいて深くなる平面よりみて不連続状の円弧を形成する
ように配せられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば電気自動
車のパワー（電力用）トランジスタ等の半導体素子の放
熱器として使用される水冷式の半導体素子冷却装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の冷却装置として、内部に
並列状の冷却水流通孔を有するアルミニウム押出形材製
の半導体素子冷却基板の外表面に、パワートランジスタ
のような半導体素子を取り付けて、基板内を流通する冷
却水によって半導体素子を冷却する装置は、既に知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体素子冷却装置では、並列状の冷却水流通孔を有す
るアルミニウム押出形材製の半導体素子冷却基板の開口
両端部に、ヘッダ部が設けられ、これらのヘッダ部に冷
却水導入・排出パイプがそれぞれ接続されており、冷却
水通路は直線的でかつその全長は充分に長いものではな
く、従って冷却性能が劣るものであるという問題があっ
た。

【０００４】また従来の冷却装置では、基板を構成する
押出形材の厚みが厚く、従って重量が重いうえに、押出
形材製冷却基板の前後両端部に、これとは別体のヘッダ
部材を溶接により取り付けているために、製造が比較的
面倒であり、製造コストが高くつくという問題があっ
た。

【０００５】この発明の目的は、上記の従来技術の問題
を解決し、並列状の冷却水流通孔を有する押出形材製冷
却基板の内部に、全体として平面よりみて蛇行状もしく
は略Ｕ形の冷却水通路を一体に形成することにより、冷
却水通路の全長を充分に長いものとすることができて、
トランジスタ等の半導体素子の冷却性能の大幅な向上を
図ることができ、しかも通路内の冷却水の圧力損失が少
なくてすみ、さらに軽量化を果たし得るうえに、製造が
容易であり、かつ寸法精度をだすことができるととも
に、製造コストが安くつく、半導体素子冷却装置を提供
しようとするにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明による半導体素子冷却装置は、隔壁によ
り隔てられた並列状の冷却水流通孔を内部に有する押出
形材製半導体素子冷却基板の前後両側縁部に、隔壁端部
の切欠きにより複数の冷却水流通孔の端部に連なるよう
に設けられた冷却水導入用ヘッダ部と、隔壁端部の切欠
きにより複数の冷却水流通孔の端部に連なるように設け
られた少なくとも１つの冷却水折返し用ヘッダ部と、隔
壁端部の切欠きにより複数の冷却水流通孔の端部に連な
るように設けられた冷却水排出用ヘッダ部とが前後交互
に設けられて、冷却基板内に全体として平面よりみて略
Ｕ形状もしくは蛇行状の冷却水通路が形成され、冷却水
折返し用ヘッダ部内において隔壁の切断端が、冷却水の
流路抵抗を低減するように、該ヘッダ部の略中央部分に
おいて深くなる平面よりみて不連続状の円弧を形成する
ように配せられていることを特徴としている。

【０００７】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態
を、図面を参照して説明する。

【０００８】なお、この明細書において、上下、左右お
よび前後とは図１を基準とし、上とは図１の図面紙葉の
表側、下とは同裏側をいい、また左とは同図左側、右と
は同右側をいい、前とは同図上側、後とは同下側をいう
ものとする。

【０００９】図１〜図３において、この発明による半導
体素子冷却装置(1) は、隔壁(5) により隔てられた並列
状の冷却水流通孔(3) を内部に有する例えばアルミニウ
ム（アルミニウム合金を含む、以下同じ）押出形材製半
導体素子冷却基板(2) の前後両側縁部に、冷却水導入用
ヘッダ部(6) と、少なくとも１つの冷却水折返し用ヘッ
ダ部(8) と、冷却水排出用ヘッダ部(7) とが、前後に交
互に設けられて、冷却基板(2) 内に全体として平面より
みて蛇行状の冷却水通路(4) が形成されている。

【００１０】各ヘッダ部(6)(7)(8) は、アルミニウム押
出形材製冷却基板(2) の前後両側縁部において、隔壁
(5) 端部が所要深さ切り欠かれることにより複数の冷却
水流通孔(3) の端部に連なるように設けられている。

【００１１】ここで、冷却水導入用ヘッダ部(6) および
冷却水排出用ヘッダ部(7) は、例えばそれぞれ２〜１０
個の冷却水流通孔(3) の端部に連なるように設けられ
る。これに対し、中間の冷却水折返し用ヘッダ部(8)
は、例えば４〜２０個の冷却水流通孔(3) の端部に連な
るように設けられる。

【００１２】そして、各冷却水折返し用ヘッダ部(8) 内
において隔壁(5) の切断端が、冷却水の流路抵抗を低減
するように、該ヘッダ部(8) の略中央部分において内側
に深くなる平面よりみて不連続状の円弧を形成するよう
に配せられている。

【００１３】なお、折返し用ヘッダ部(8) 内において
は、ヘッダ部(8) 内の全部の隔壁(5)の切断端が、平面
よりみて不連続状の円弧を形成するように配せられる場
合と、同ヘッダ部(8) 内の中央部分を中心として一部の
隔壁(5) の切断端が、平面よりみて不連続状の円弧を形
成するように配せられる場合とがある。従ってこの場合
には、ヘッダ部(8) 内の左右両側の通常１〜３個の一部
の隔壁(5) の切断端が、不連続状の円弧を形成するのに
参加しないことになるが、いずれにしてもその個数は、
冷却水の流路抵抗を低減するのに差し支えない程度のも
のであれば良い。

【００１４】このように、冷却水折返し用ヘッダ部(8)
内において隔壁(5) の切断端が、ヘッダ部(8) 内の中央
部分を中心として不連続状の円弧を形成するように配せ
られる結果、該冷却水折返し用ヘッダ部(8) 内には、ヘ
ッダ部前壁または後壁より一定深さおよび一定幅の通水
連通部(8a)と、これの内側に広がる浅い扇形の通水連通
部(8b)とが形成されている。

【００１５】冷却基板(2) の多数の隔壁(5) は、所要幅
の冷却水流通孔(3) を介して設けられているが、隔壁
(5) 自体の幅は、半導体素子の取付け間隔に対応して設
けられた幅広の隔壁(5a)と、通常の幅狭の隔壁(5b)とが
ある。幅広の隔壁(5a)は、半導体素子（図示略）を取り
付けるタッピンねじ用の孔(10)をあけるために幅広とな
されており、その他の幅狭の隔壁(5b)は、冷却基板(2)
の重量軽減のために幅狭となされている。

【００１６】図示の半導体素子冷却装置(1) は、３つの
冷却水折返し用ヘッダ部(8) を有していて、冷却基板
(2) の相互に隣り合う冷却水導入用ヘッダ部(6) と冷却
水折返し用ヘッダ部(8) との間、隣り合う冷却水折返し
用ヘッダ部(8)(8)同士の間、隣り合う冷却水排出用ヘッ
ダ部(7) と冷却水折返し用ヘッダ部(8) との間には、そ
れぞれ幅広の隔壁(5a)が配されていて、各幅広隔壁(5a)
が冷却基板(2) の前後両側のうちいずれか一方の端部ま
でのびて、隣接ヘッダ部が仕切られており、これらの幅
広の隔壁(5a)はタッピンねじ用孔(10)をあける壁部を兼
ねている。また冷却基板(2) の中間部分にも幅広の隔壁
(5a)が配されていて、これらの幅広の隔壁(5a)にもタッ
ピンねじ用孔(10)があけられるようになされている。

【００１７】なお、冷却基板(2) に設ける冷却水流通孔
(3) の数と該流通孔(3) の幅、あるいは隔壁(5) の幅
と、幅広隔壁(5a)および幅狭隔壁(5b)の組合わせ数と配
置などは、取り付けるべきトランジスタ等半導体素子の
発熱容量に応じて適宜設定すれば良い。

【００１８】また、冷却基板(2) の冷却水導入用ヘッダ
部(6) の後端中央部には冷却水供給パイプ(11)が接続さ
れ、冷却水排出用ヘッダ部(7) の後端中央部には冷却水
排出パイプ(12)が接続されている。

【００１９】上記半導体素子冷却装置(1) において、半
導体素子冷却基板(2) の冷却水導入ヘッダ部(6) に接続
された冷却水供給パイプ(11)より冷却水が導入される
と、冷却水は、冷却基板(2) 内の蛇行状冷却水通路(4)
を、３つの冷却水折返し用ヘッダ部(8) において折り返
しながら蛇行状に流れて、冷却基板(2) の冷却水排出ヘ
ッダ部(7) に接続された冷却水排出パイプ(12)より外部
に排出される。

【００２０】一方、冷却基板(2) の幅広の隔壁(5a)の部
分においてタッピンねじにより取り付けられた半導体素
子（図示略）から生じた熱は、冷却基板(2) を通じて内
部の冷却水に速やかに伝達されて、冷却水の排出に伴っ
て外部に放出せしめられ、半導体素子が冷却せしめられ
る。

【００２１】上記半導体素子冷却装置(1) によれば、冷
却基板(2) 内の蛇行状の冷却水通路(4) の長さが、直線
状冷却水流通用孔(3) を順に連続した合計長さとなっ
て、非常に長くになるため、半導体素子の冷却能力が大
幅にアップする。

【００２２】ここで、半導体素子冷却基板(2) がアルミ
ニウム押出形材によりつくられていて、該冷却基板(2)
の上下両面が半導体素子取付面となされるとともに、各
ヘッダ部(6)(7)(8) が複数の冷却水流通孔(3) の端部に
連なるように設けられていて、全体として蛇行状となさ
れた冷却水流路(4) が、いわゆる多パス化されているか
ら、伝熱効率が大幅に増大しかつ冷却能力の大幅な向上
を図ることができ、パワートランジスタ等半導体素子を
確実に冷却することができる。

【００２３】そして、各冷却水折返し用ヘッダ部(8) 内
において隔壁(5) の切断端が、該ヘッダ部(8) の略中央
部分において内側に深くなる平面よりみて不連続状の円
弧を形成するように配せられていて、折返し用ヘッダ部
(8) 内には、ヘッダ部前壁または後壁より一定深さおよ
び一定幅の通水連通部(8a)と、これの内側に広がる浅い
扇形の通水連通部(8b)とが形成されているから、各直線
状の冷却水流通孔(3)を流れて折返し用ヘッダ部(8) 内
に流入した冷却水は、該ヘッダ部(8) 内において浅い扇
形の通水連通部(8b)を通過して方向転換しやすく、これ
によって冷却水折返しのための流路抵抗を低減すること
ができる。従って蛇行状冷却水通路(4)内の圧力損失が
全体として少なくてすみ、ひいては冷却水供給ポンプの
負荷を軽減することができて、動力費が安くつくもので
ある。

【００２４】また冷却基板(2) 内の冷却水通路(4) を多
パス化して伝熱効率の増大を図り得ることにより、冷却
基板(2) を構成するアルミニウム押出形材として、厚み
の薄いものを使用することができ、ひいては半導体素子
冷却装置(1) の軽量化を果たし得るものである。

【００２５】また冷却基板(2) における冷却水流通孔
(3) の総数および幅、あるいはまた隔壁(5) の幅など
は、取り付けるべきトランジスタ等半導体素子の発熱容
量に応じて適宜設定することができるから、設計にいわ
ゆる自由度があり、従って最適な冷却効果を有しかつト
ランジスタ等半導体素子の取付性の良好な高性能の冷却
装置(1) を得ることができ、しかも寸法精度をだすこと
ができる。

【００２６】また冷却基板(2) として押出形材を使用し
ているため、半導体取付面の平面度が出やすく、トラン
ジスタ等半導体素子の取付けを確実に行なうことができ
て、冷却効果がすぐれている。

【００２７】上記半導体素子冷却装置(1) の製造方法
は、例えばつぎの通りである。

【００２８】図２と図６を参照すると、まずアルミニウ
ム押出形材製冷却基板(2) の前後両側縁部を、丸棒状切
削バイト（図示略）による座ぐり加工により、所定の隔
壁(5) の端部を含むようにかつ基板(2) の前後両側縁と
平行状に所要深さ切り欠いて、それぞれ冷却水導入用ヘ
ッダ部(6) の形成用の一定深さおよび一定幅の通水空間
部と、３つの冷却水折返し用ヘッダ部(8) の形成用の一
定深さおよび一定幅の通水空間部(8a)と、冷却水排出用
ヘッダ部(7) の形成用の一定深さおよび一定幅の通水空
間部とを、前後交互に設ける。

【００２９】ここで、冷却基板(2) の相互に隣り合うヘ
ッダ部(6)(8)の通水空間部同士、ヘッダ部(8)(8)の通水
空間部同士、およびヘッダ部(8)(7)の通水空間部同士の
間の幅広の隔壁(5a)は、それぞれ切り欠かれることな
く、冷却基板(2) の前後両側のうちいずれか一方の端部
までのびている。

【００３０】なお、冷却基板(2) の前後両側縁部は、各
ヘッダ部の端部を塞ぐための薄肉の側壁部(2a)(2a)を形
成するように、丸棒状切削バイト（図示略）による座ぐ
り加工により、２段階の深さに切り欠くのが、望まし
い。

【００３１】そして、まず第１段階では、冷却基板(2)
の前後両側縁部を丸棒状切削バイトによる座ぐり加工に
より所定幅および所定深さに切り欠いて、薄肉の側壁部
(2a)(2a)を形成するとともに、段部(15)(15)が形成され
る。つぎに第２段階では、さらに丸棒状切削バイトによ
る座ぐり加工により、冷却基板(2) の前後両側縁部を所
定幅および所定深さに切り欠いて、それぞれ通水空間部
を形成するものである。

【００３２】ついで、３つの冷却水折返し用ヘッダ部
(8) においては、それぞれ円盤状切削バイト（図示略）
による座ぐり加工により隔壁(5) の端部を順次切り欠
く。これにより、隔壁(5) の切断端が、該ヘッダ部(8)
の略中央部分において内側に深くなる平面よりみて不連
続状の円弧を形成するように配せられ、該折返し用ヘッ
ダ部(8) 内に、上記一定深さおよび一定幅の通水空間部
(8a)の内側に広がる浅い扇形の通水空間部(8b)が形成さ
れる。

【００３３】こうして、これらの各ヘッダ部(6)(7)(8)
の通水空間部を形成した後、図６に示すように、冷却基
板(2) の前後両側縁部において薄肉の上下側壁部(2a)(2
a)を、プレス装置の断面逆Ｕ形のダイス(20)により内側
に折り曲げて、それらの先端部同士を互いに突き合わ
せ、この状態で、図７に示すように、両先端部同士を溶
接して通水空間部を塞ぎ、ヘッダ部(6)(7)(8) を形成す
る。

【００３４】なお、冷却水導入用ヘッダ部(6) の後端中
央部と、冷却水排出用ヘッダ部(7)の後端中央部とに
は、それぞれパイプ接続用の開口部があけられていて、
これらの開口部に、図１、図２、図４と図５に示すよう
に、冷却水供給パイプ(11)および同排出パイプ(12)の偏
平状となされた接続端部(11a)(12a)がそれぞれ接続され
て、ろう付けあるいは溶接により取り付けられている。

【００３５】図示の冷却装置(1) は、冷却基板(2) の前
後両側縁部において、左右両側の冷却水導入用ヘッダ部
(6) と同排出用ヘッダ部(7) に対して、中間の冷却水折
返し用ヘッダ部(8) が３つ設けられているが、この冷却
水折返し用ヘッダ部(8) は、通常２つ以上設けられてい
て、冷却基板(2) 内に蛇行状の冷却水通路(4) が形成さ
れるようになされておれば良い。

【００３６】また冷却水折返し用ヘッダ部(8) は、１つ
だけ設けられる場合もあるが、この場合には、冷却基板
(2) 内に、平面よりみて略Ｕ形状の冷却水通路(4) が形
成される（図示略）。

【００３７】上記の半導体素子冷却装置(1) の製造方法
によれば、冷却基板(2) がアルミニウム押出形材により
つくられているから、冷却基板(2) の前後両側縁部を、
丸棒状切削バイトによる座ぐり加工により所要深さに切
り欠く作業、および各冷却水折返し用ヘッダ部(8) の部
分において、円盤状切削バイトによる座ぐり加工により
隔壁(5) の端部を、平面よりみて不連続状の円弧を形成
するように、順次切り欠く作業は、いずれも比較的容易
であるし、とくに後者の円盤状切削バイトによる座ぐり
加工の場合には、円盤状切削バイトを移動させることな
く切削が可能であり、従って加工が容易である。

【００３８】また、各ヘッダ部(6)(7)(8) の通水空間部
を形成した後に、冷却基板(2) の前後両側縁部の薄肉の
上下側壁部(2a)(2a)を、プレス装置により内側に折り曲
げる作業、および折曲げ後の薄肉上下側壁部(2a)(2a)の
先端部同士を突き合わせて溶接する作業も、比較的簡単
であり、従って半導体素子冷却装置(1) の製造が容易
で、製造コストが安くつくものである。

【００３９】なお、上記半導体素子冷却装置(1) の製造
方法においては、冷却基板(2) の前後両側縁部に、ヘッ
ダ部(6)(7)(8) の通水空間部を形成したのち、これらの
薄肉の上下側壁部(2a)(2a)をプレス装置により折り曲げ
て溶接して、ヘッダ部(6)(7)(8) を塞いでいるが、場合
によっては、このような方法によることなく、冷却基板
(2) の前後両側縁部に、カバー・プレート嵌込み用凹部
を設けて、この凹部に、例えばアルミニウム・ブレージ
ング・シート製のカバー・プレートを嵌め被せてろう付
けし、ヘッダ部(6)(7)(8) を塞ぐようにしてもよい。

【００４０】

【実施例】つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて
説明する。

【００４１】図１と図２において、この発明による半導
体素子冷却装置(1) は、隔壁(5) により隔てられた並列
状の冷却水流通孔(3) を内部に有するアルミニウム押出
形材製半導体素子冷却基板(2) の前後両側縁部に、冷却
水導入用ヘッダ部(6) と、３つの冷却水折返し用ヘッダ
部(8) と、冷却水排出用ヘッダ部(7) とが、前後交互に
設けられているものである。

【００４２】各ヘッダ部(6)(7)(8) は、アルミニウム押
出形材製冷却基板(2) の前後両側縁部において、隔壁
(5) 端部が所要深さ切り欠かれることにより、それぞれ
冷却水流通孔(3) の端部に連なるように設けられてい
て、冷却基板(2) 内に全体として平面よりみて蛇行状の
冷却水通路(4) が形成されている。

【００４３】ここで、アルミニウム押出形材製冷却基板
(2) の全幅は、例えば４７５mm、同長さは、３２５mmで
ある。

【００４４】またこの実施例では、蛇行状の冷却水通路
(4) は、相対的に冷却水排出側部分の方が、冷却水導入
側部分より多い数の冷却水流通孔(3) によって構成され
ている。

【００４５】すなわち、冷却水導入用ヘッダ部(6) から
第１番目の冷却水折返し用ヘッダ部(8) に向かう通路
は、６つの冷却水流通用孔(3) によって構成され、つい
でこの第１番目の冷却水折返し用ヘッダ部(8) から第２
番目の冷却水折返し用ヘッダ部(8) に向かう通路は、５
つの冷却水流通用孔(3) によって構成されている。さら
に、この第２番目の冷却水折返し用ヘッダ部(8) から第
３番目の冷却水折返し用ヘッダ部(8) に向かう通路は、
７つの冷却水流通用孔(3) によって構成され、最後に、
第３番目の冷却水折返し用ヘッダ部(8) から冷却水排出
用ヘッダ部(7) に向かう通路は、７つの冷却水流通用孔
(3) によって構成されている。

【００４６】また図３に示すように、冷却水流通孔(3)
の内部の上下両側壁には、放熱性能を向上するために、
多数の並列状の凸条が設けられている。

【００４７】冷却基板(2) の前後両側縁部において、冷
却水導入用ヘッダ部(6) および冷却水排出用ヘッダ部
(7) は、例えば２６mmの深さ、および７．５mm幅の通水
空間部をそれぞれ有している。

【００４８】これに対し、３つの冷却水折返し用ヘッダ
部(8) は、同様に例えば２６mmの深さ、および７．５mm
幅の通水空間部(8a)を有しているが、さらにこれらの冷
却水折返し用ヘッダ部(8) においては、それぞれ円盤状
切削バイト（図示略）による座ぐり加工により隔壁(5)
の端部が順次かつさらに切り欠かれて、隔壁(5) の切断
端が、該ヘッダ部(8) の略中央部分において内側に深く
なる平面よりみて不連続状の円弧を形成するように配せ
られ、上記通水空間部(8a)の内側に広がる浅い扇形の通
水空間部(8b)が形成されている。

【００４９】ここで、浅い扇形の通水連通部(8b)の大き
さには、２通りのものがある。すなわち、３つの冷却水
折返し用ヘッダ部(8) のうち、冷却水導入用ヘッダ部
(6) から第１番目の冷却水折返し用ヘッダ部(8) におい
ては、円盤状切削バイトによる座ぐり加工により隔壁
(5) の端部が順次切り欠かれて、同冷却水折返し用ヘッ
ダ部(8) 内において隔壁(5) の切断端が、平面よりみて
不連続状でかつ半径１６０mmの円弧を形成するように配
せられている。

【００５０】一方、第２番目と第３番目の冷却水折返し
用ヘッダ部(8) においては、それぞれ円盤状切削バイト
による座ぐり加工により隔壁(5) の端部が順次切り欠か
れて、同冷却水折返し用ヘッダ部(8) 内において隔壁
(5) の切断端が、平面よりみて不連続状でかつ例えば半
径２４０mmの円弧を形成するように配せられている。

【００５１】またこの実施例では、第１番目の冷却水折
返し用ヘッダ部(8) 内において、左から１つ目の隔壁
(5) と右から１つ目および２つ目の隔壁(5) との切断端
が、円盤状切削バイトによる座ぐり加工に関与していな
い。また、第２番目と第３番目の冷却水折返し用ヘッダ
部(8) 内においても、左から１つ目および２つ目の隔壁
(5) と右から１つ目および２つ目の隔壁(5) との切断端
が、円盤状切削バイトによる座ぐり加工に関与していな
いものとなされている。

【００５２】またこの実施例では、冷却基板(2) の幅広
の隔壁(5a)が、相互に隣り合うヘッダ部(6)(8)同士の
間、同ヘッダ部(8)(8)同士の間、および同ヘッダ部(7)
(8)同士の間に、それぞれ仕切壁を兼ねるように配され
ているとともに、第１番目の冷却水折返し用ヘッダ部
(8) から第２番目の冷却水折返し用ヘッダ部(8) に向か
う通路内の略中央部分、および第２番目の冷却水折返し
用ヘッダ部(8) から第３番目の冷却水折返し用ヘッダ部
(8) に向かう通路内の略中央部分にも、それぞれ幅広の
隔壁(5a)が配されていて、これらの幅広の隔壁(5a)にタ
ッピンねじ用孔(10)が、半導体素子の取付け間隔に対応
して所定間隔おきにあけられている。

【００５３】なお、冷却基板(2) の幅広の隔壁(5a)の幅
は、例えば１４mmである。

【００５４】また残りの通常の隔壁(5b)は、幅狭となさ
れており、この幅狭の隔壁(5b)の幅は、例えば４mmであ
る。

【００５５】また冷却水流通孔(3) の幅は、冷却基板
(2) の各部において種々のものがあるが、これは例えば
７〜１０mm程度である。

【００５６】なお、図１、図２、図４と図５に示すよう
に、冷却水導入用ヘッダ部(6) の後端中央部と、冷却水
排出用ヘッダ部(7) の後端中央部には、アルミニウム製
丸パイプよりなる冷却水供給パイプ(11)および同排出パ
イプ(12)の偏平状となされた接続端部(11a)(12a)がそれ
ぞれ接続されて、溶接により取り付けられている。

【００５７】また、図１と図２に示すように、この実施
例では、冷却基板(2) の左右両側縁部に、冷却装置(1)
自体を自動車のボディ等に取り付けるための幅広の張出
壁部(13)(14)がそれぞれ設けられている。

【００５８】上記半導体素子冷却装置(1) を製造するに
は、図２と図６に示すように、まず全幅４７５mm、長さ
３２５mm、および厚み１３．５mmを有するアルミニウム
押出形材製冷却基板(2) の前後両側縁部を、丸棒状切削
バイト（図示略）による座ぐり加工により、所定の隔壁
(5) の端部を含むようにかつ基板(2) の前後両側縁と平
行状に２段階の深さに切り欠く。

【００５９】すなわち、まず第１段階として、冷却基板
(2) の前後両側縁部を、丸棒状切削バイトによる座ぐり
加工により幅９mmおよび７．５mmの深さに切り欠いて、
冷却基板(2) の前後両側縁部の上下側壁部(2a)(2a)を薄
肉となすとともに、上下両側に段部(15)(15)を形成す
る。つぎに第２段階として、冷却基板(2) の前後両側縁
部を、さらに丸棒状切削バイトによる座ぐり加工により
幅７mmおよび深さ２６mmに切り欠いて、それぞれ冷却水
導入用ヘッダ部(6) の形成用の一定深さおよび一定幅の
通水空間部と、３つの冷却水折返し用ヘッダ部(8) の形
成用の一定深さおよび一定幅の通水空間部(8a)と、冷却
水排出用ヘッダ部(7) の形成用の一定深さおよび一定幅
の通水空間部とを、前後交互に設ける。

【００６０】ここで、冷却基板(2) の相互に隣り合うヘ
ッダ部同士の間の幅広の隔壁(5a)は、それぞれ切り欠か
れることなく、冷却基板(2) の前後両側のうちいずれか
一方の端部までのびている。

【００６１】さらに、３つの冷却水折返し用ヘッダ部
(8) においては、それぞれ円盤状切削バイト（図示略）
による座ぐり加工により隔壁(5) の端部を順次切り欠
く。

【００６２】すなわち、冷却水導入用ヘッダ部(6) から
第１番目の冷却水折返し用ヘッダ部(8) においては、円
盤状切削バイトによる座ぐり加工により、さらに隔壁
(5) の端部を順次切り欠いて、隔壁(5) の切断端を、同
ヘッダ部(8) の略中央部分において内側に深くなるとと
もに、平面よりみて不連続状でかつ半径１６０mmの円弧
を形成するように配して、上記通水空間部(8a)の内側に
広がる浅い扇形の通水空間部(8b)を形成する。

【００６３】一方、第２番目と第３番目の冷却水折返し
用ヘッダ部(8) においても、それぞれ円盤状切削バイト
による座ぐり加工により、さらに隔壁(5) の端部を順次
切り欠いて、隔壁(5) の切断端を、同ヘッダ部(8) の略
中央部分において内側に深くなるとともに、平面よりみ
て不連続状でかつ半径２４０mmの円弧を形成するように
配して、上記通水空間部(8a)の内側に広がる浅い扇形の
通水空間部(8b)を形成する。

【００６４】こうして、これらの各ヘッダ部(6)(7)(8)
の通水空間部を形成した後、図６に示すように、冷却基
板(2) の前後両側縁部において例えば幅１．５mmの薄肉
の上下側壁部(2a)(2a)を、プレス装置の断面逆Ｕ形のダ
イス(20)により内側に折り曲げて、それらの先端部同士
を互いに突き合わせ、この状態で、図７に示すように、
両先端部同士を溶接して通水空間部を塞ぎ、ヘッダ部
(6)(7)(8) を形成するものである。

【００６５】上記半導体素子冷却装置(1) の製造方法に
よれば、半導体素子取付面を有する冷却基板(2) をアル
ミニウム押出形材により構成して、該基板(2) の内部
に、全体として平面よりみて蛇行状の冷却水通路(4) を
一体に設けるもので、切削バイトによる座ぐり加工は比
較的簡単であり、とくに円盤状切削バイトによる座ぐり
加工のさいには、切削バイトを移動させることなく切削
が可能であり、従って加工作業が容易である。

【００６６】また各ヘッダ部(6)(7)(8) の通水空間部を
形成した後に、冷却基板(2) の前後両側縁部を塞いで、
ヘッダ部(6)(7)(8) を形成する作業も、比較的簡単であ
る。

【００６７】さらにアルミニウム押出形材製の冷却基板
(2) を使用するため、部品点数が少なく、かつ製造工程
を簡略化することができて、量産性にすぐれており、冷
却装置(1) の製造を容易かつ安価になし得るものであ
る。

【００６８】上記半導体素子冷却装置(1) の使用にさい
しては、冷却基板(2) の上下両面に、パワートランジス
タ等半導体素子が取り付けられる。

【００６９】そして、該冷却基板(2) の後端部左側の冷
却水導入ヘッダ部(6) に接続した冷却水供給パイプ(11)
より冷却水が導入される。冷却基板(2) 内の蛇行状冷却
水通路(4) を流れた冷却水は、冷却基板(2) の後端部右
側の冷却水排出ヘッダ部(7)に接続した冷却水排出パイ
プ(12)外部に排出される。

【００７０】一方、冷却基板(2) に取り付けられた半導
体素子（図示略）から生じた熱は、冷却基板(2) を介し
て同基板(2) の内部を流れる冷却水に速やかに伝達され
て、冷却水の排出と共に外部に放出せしめられ、半導体
素子が冷却せしめられる。

【００７１】上記のこの発明による半導体素子冷却装置
(1) によれば、冷却基板(2) 内の蛇行状の冷却水通路
(4) の長さが、直線状冷却水流通用孔(3) を順に連続し
た合計長さとなって、非常に長くになるため、半導体素
子の冷却能力が大幅にアップする。

【００７２】そして、冷却基板(2) 内の蛇行状冷却水流
路(4) が、いわゆる多パス化されているから、伝熱効率
が大幅に増大しかつ冷却能力の大幅な向上を図ることが
でき、パワートランジスタ等半導体素子を確実に冷却す
ることができる。

【００７３】また、冷却基板(2) 内の各直線状の冷却水
流通孔(3) を流れて折返し用ヘッダ部(8) 内に流入した
冷却水は、該ヘッダ部(8) 内において浅い扇形の通水連
通部(8b)を通過して方向転換しやすく、これによって冷
却水折返しのための流路抵抗を低減することができる。
従って冷却基板(2) 内の蛇行状冷却水通路(4) の圧力損
失が全体として少なくてすみ、ひいては冷却水供給ポン
プの負荷を軽減することができて、動力費が安くつくも
のである。

【００７４】また冷却基板(2) 内の冷却水通路(4) を多
パス化することによる伝熱効率の増大により、冷却基板
(2) を厚みの薄いアルミニウム押出形材により構成する
ことができて、半導体素子冷却装置(1) の軽量化を果た
し得る。

【００７５】また冷却基板(2) 内の蛇行状冷却水通路
(4) の回路設計を、取り付けるべきトランジスタ等半導
体素子の発熱容量に応じて適宜自由に行なうことができ
るから、設計にいわゆる自由度があり、従って最適な冷
却効果を有しかつトランジスタ等半導体素子の取付性の
良好な高性能の冷却装置(1) を得ることができ、しかも
寸法精度をだすことができる。

【００７６】さらに冷却基板(2) としてアルミニウム押
出形材を使用しているため、半導体取付面の平面度が出
やすく、トランジスタ等半導体素子の取付けを確実に行
なうことができて、冷却効果がすぐれている。

【００７７】なお、上記実施例の半導体素子冷却装置
は、アルミニウム製であるが、これは銅その他の金属に
よりつくられていてもよい。

【００７８】

【発明の効果】この発明による半導体素子冷却装置は、
上述のように、隔壁により隔てられた並列状の冷却水流
通孔を内部に有する押出形材製半導体素子冷却基板の前
後両側縁部に、隔壁端部の切欠きにより複数の冷却水流
通孔の端部に連なるように設けられた冷却水導入用ヘッ
ダ部と、隔壁端部の切欠きにより複数の冷却水流通孔の
端部に連なるように設けられた少なくとも１つの冷却水
折返し用ヘッダ部と、隔壁端部の切欠きにより複数の冷
却水流通孔の端部に連なるように設けられた冷却水排出
用ヘッダ部とが前後交互に設けられて、冷却基板内に全
体として平面よりみて略Ｕ形状もしくは蛇行状の冷却水
通路が形成され、冷却水折返し用ヘッダ部内において隔
壁の切断端が、冷却水の流路抵抗を低減するように、該
ヘッダ部の略中央部分において深くなる平面よりみて不
連続状の円弧を形成するように配せられているもので、
この発明によれば、冷却基板内の冷却水通路の全長を、
充分に長いものとすることができて、トランジスタ等半
導体素子の冷却性能の大幅な向上を図ることができ、し
かも冷却水通路内の圧力損失が全体として少なくてす
み、ひいては冷却水供給ポンプの負荷を軽減することが
できて、動力費が安くつき、さらに軽量化を果たし得
る。

【００７９】また冷却基板として押出形材を使用してい
るので、設計にいわゆる自由度があり、従って最適な冷
却効果を有しかつトランジスタ等半導体素子の取付性の
良好な高性能の冷却装置を得ることができ、しかも寸法
精度をだすことができる。

【００８０】さらに部品点数が少なく、かつ製造工程を
簡略化することができて、量産性にすぐれており、冷却
装置の製造を容易かつ安価になし得るという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す部分切欠き平面図であ
る。

【図２】同部分切欠き拡大平面図である。

【図３】同要部拡大背面図である。

【図４】同冷却水排出パイプ取付部分の拡大縦断面図で
ある。

【図５】同パイプ取付部分の拡大垂直断面図である。

【図６】冷却基板の前縁部にヘッダ部を設けるプレス工
程を説明するための拡大断面図である。

【図７】同冷却基板の前縁部にヘッダ部を設ける溶接工
程を説明するための拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 半導体素子冷却装置 ２ 押出形材製半導体素子冷却基板 ３ 冷却水流通孔 ５ 隔壁 ５ａ 幅狭の隔壁 ５ｂ 幅広の隔壁 ６ 冷却水導入用ヘッダ部 ７ 冷却水排出用ヘッダ部 ８ 冷却水折返し用ヘッダ部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隔壁(5) により隔てられた並列状の冷却
   水流通孔(3) を内部に有する押出形材製半導体素子冷却
   基板(2) の前後両側縁部に、隔壁(5) 端部の切欠きによ
   り複数の冷却水流通孔(3) の端部に連なるように設けら
   れた冷却水導入用ヘッダ部(6) と、隔壁(5) 端部の切欠
   きにより複数の冷却水流通孔(3) の端部に連なるように
   設けられた少なくとも１つの冷却水折返し用ヘッダ部
   (8) と、隔壁(5) 端部の切欠きにより複数の冷却水流通
   孔(3) の端部に連なるように設けられた冷却水排出用ヘ
   ッダ部(7) とが前後交互に設けられて、冷却基板(2) 内
   に全体として平面よりみて略Ｕ形状もしくは蛇行状の冷
   却水通路(4) が形成され、冷却水折返し用ヘッダ部(8)
   内において隔壁(5) の切断端が、冷却水の流路抵抗を低
   減するように、該ヘッダ部(8) の略中央部分において深
   くなる平面よりみて不連続状の円弧を形成するように配
   せられていることを特徴とする、半導体素子冷却装置。