JPWO2015194259A1 - 冷却器及び冷却器の固定方法 - Google Patents

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Abstract

半導体モジュールを冷却する冷却器において、基体に冷却器を固定するための接続領域にも冷媒流路を備え、冷却効率が高く、省スペースに優れた冷却器、及び該冷却器の固定方法を提供する。基体に半導体モジュール１０を冷却する冷却器２０を固定する固定方法において、第１貫通孔２６を持った第１壁部２１ａ、第１壁部２１ａと対向配置され第１貫通孔２６と対向する位置に基体３０と接続される接続領域２７を備える第２壁部２１ｂ、及び、第１壁部２１ａの周囲と第２壁部２１ｂの周囲とを接続する側壁部２１ｃで囲まれる冷媒流路を備えた冷却器本体と、第１貫通孔２６を塞ぐ蓋５０とを備える冷却器２０を用い、前記第２壁部２１ｂの外側を基体３０に位置決めして接触させた状態で、第１貫通孔２６を通して固定手段４０を挿入して、前記接続領域２７を前記基体３０に固定し、第１貫通孔２６を前記蓋で塞ぐことが好ましい。

Description

本発明は半導体モジュールを冷却する冷却器に係り、基体に冷却器を固定するための接続領域にも冷媒流路を備え、冷却効率が高く、省スペースに優れた冷却器、及び該冷却器の固定方法に関する。
低炭素社会の実現に向け、エネルギー変換効率の高いインバータ回路を使用した、電源や電動機、及びそれらを応用したハイブリットカー、電気自動車等の導入が加速している。これらの分野では、パワー半導体素子と呼ばれる、整流ダイオード、パワーＭＯＳＦＥＴ，ＩＧＢＴ、サイリスタ等が大電流制御に用いられている。パワー半導体素子は回路基板に単体で組み込まれることもあるが、複数個のパワー半導体素子を一つのパッケージにまとめた半導体モジュール、もしくは制御回路・駆動回路・保護回路なども含めてモジュール化したインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）も使用されている。
パワー半導体素子ではオン抵抗を下げる設計がなされているものの、高出力化にともなう発熱量の増大は避けられず、すでに空冷式から液冷式に移行している分野もある。特に、複数個のパワー半導体素子を搭載した半導体モジュールについては、発熱量が大きいため、冷却効率の点では、液冷式であることが好ましい。ただし、液冷式にすると、循環ポンプや２次冷却器などの付属装置が加わり、部品点数が増えるため、個々の部品は可能な限り小型化することが必要とされている。特に、電気自動車用途においては、実装空間が限られているため、半導体モジュール及び冷却器の小型化は、最も優先度の高い課題の一つになっている。
冷却器の小型化には、冷媒を流通させる流路に設置された、隔壁や冷却フィンの構造最適化が最も重要であるが、その他にも、基体に冷却器を取り付けるために要する、組立部のサイズ縮小が重要である。
引用文献１〜４には、半導体モジュールと冷却器をネジで締結して固定する固定法が開示されている。
特開平８−３２１５７０号公報 特開平９−２２９７１号公報 特開２００２−１４１４５０号公報 特開２００８−２３５７２５号公報
しかしながら、従来は、冷却器本体を貫通するボルトやネジ等の固定部材によって、冷却器を基体に締結する構造を採用しており、前記固定部材が貫通する場所には、冷媒の流路を設けることができず、迂回した流路を設置することになり、冷却不足によってホットスポットになる危険性があった。また、冷却器内部に冷却フィン又は隔壁を設置する場合、前記固定部材の貫通場所は冷却フィン又は隔離壁の設置の障害となり、冷却効率を優先した配置にすることが難しかった。
よって、本発明の目的は、半導体モジュールを冷却する冷却器において、基体に冷却器を固定するための接続領域にも冷媒流路を備え、冷却効率が高く、省スペースに優れた冷却器、及び該冷却器の固定方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の冷却器は、基体に固定され半導体モジュールを冷却する冷却器において、第１貫通孔を持った第１壁部、前記第１壁部と対向配置され前記第１貫通孔と対向する位置に前記基体と接続される接続領域を備える第２壁部、及び、前記第１壁部の周囲と前記第２壁部の周囲とを接続する側壁部で囲まれる冷媒流路を備えた冷却器本体と、前記第１貫通孔を塞ぐ蓋と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の冷却器において、前記第２壁部の前記接続領域には、第２貫通孔が設けられ、前記第１貫通孔を通過可能な大きさであって、前記第２貫通孔に挿入されて前記冷却器本体を前記基体に固定する、固定部材を備えることが好ましい。
また、本発明の冷却器において、前記第２貫通孔の前記冷媒流路側の内径は、前記第２貫通孔の前記基体側の内径よりも広いことが好ましい。
また、本発明の冷却器において、前記固定部材が、頭部とネジ部からなるネジであり、前記第２貫通孔の前記冷媒流路側は、前記ネジの前記頭部が収容されるように溝が設けられ、前記頭部が前記冷媒流路に突出しないように配置されていることが好ましい。
また、本発明の冷却器において、前記第２貫通孔と前記固定部材との間にシール部材を備えることが好ましい。
また、本発明の冷却器において、前記第２壁部の前記接続領域には、肉厚が他の領域の肉厚よりも薄くなっている壁部が設けられていることが好ましい。
また、本発明の冷却器において、前記第１壁部の冷媒流路側には、前記第１貫通孔を閉塞しないように、複数のフィンが接続されていることが好ましい。
また、本発明の冷却器において、前記蓋は、前記第１壁部から着脱自在に形成されていることが好ましい。
また、本発明の冷却器において、前記蓋は、前記冷媒流路に突出しないように設置されていることが好ましい。
また、本発明の冷却器において、前記半導体モジュールが前記第１壁部の外側に固定され、前記第１壁部の厚さは、前記第２壁部の厚さより薄いことが好ましい。
本発明の冷却器の固定方法は、基体に半導体モジュールを冷却する冷却器を固定する固定方法において、第１貫通孔を持った第１壁部、前記第１壁部と対向配置され前記第１貫通孔と対向する位置に前記基体と接続される接続領域を備える第２壁部、及び、前記第１壁部の周囲と前記第２壁部の周囲とを接続する側壁部で囲まれる冷媒流路を備えた冷却器本体と、前記第１貫通孔を塞ぐ蓋とを備える冷却器を用意する第１の工程と、前記第２壁部の外側を前記基体に位置決めして接触させる第２の工程と、前記第１貫通孔を通して接続手段を挿入して、前記接続領域を前記基体に固定する第３の工程と、前記第１貫通孔を前記蓋で塞ぐ第４の工程とを含むことを特徴とする。
また、本発明の冷却器の固定方法においては、前記第１の工程において、前記冷却器として、前記第２壁部の前記接続領域に第２貫通孔を有するものを用い、前記第３の工程において、前記接続手段として、前記第１貫通孔を通過可能な大きさであって前記第２貫通孔に挿入されて前記冷却器本体を前記基体に固定する固定部材を用い、前記基体の前記接続領域が接する部分には、固定用孔を設け、前記第１貫通孔を通して前記固定部材を前記冷却器内に挿入し、更に前記冷却器の内側から前記第２貫通孔に挿入して、前記基体の固定用孔に固定することが好ましい。
また、本発明の冷却器の固定方法においては、前記第３の工程において、前記接続手段として溶接工具を用い、前記第１貫通孔を通して前記溶接工具を前記冷却器内に挿入し、前記接続領域を前記基体に溶接して固定することが好ましい。
本発明によれば、半導体モジュールを冷却する冷却器において、基体に冷却器を固定するための接続領域にも冷媒流路を備え、冷却効率が高く、省スペースに優れた冷却器、及び該冷却器の固定方法を提供することができる。
半導体モジュールの回路の一例を示す模式図である。 半導体モジュールの構造の一例を示す模式図である。 本発明の冷却器の第１の実施形態に係る構造模式図である。 本発明の冷却器の第１の実施形態に係る組立手順を示す模式図である。 本発明の冷却器の第２の実施形態に係る構造模式図である。 本発明の冷却器の第２の実施形態に係る組立手順を示す模式図である。 本発明の冷却器の接続領域を変更した他の実施形態を示す構造模式図である。 本発明の冷却器の接続領域を変更した更に他の実施形態を示す構造模式図である。 本発明の冷却器の接続領域を変更した更に他の実施形態を示す構造模式図である。 本発明の冷却器の接続領域を変更した更に他の実施形態を示す構造模式図である。
本発明において、半導体モジュールの構成は特に限定されないが、例えば下記のようなインバータ回路を有する半導体モジュール等に適用できる。
図１には、直流を３相交流に電力変換するインバータ回路１が示されている。このインバータ回路１は、半導体素子（トランジスタ）１１ａと、半導体素子（ダイオード）１１ｂの各１個から素子ペア２を構成し、素子ペア２を直列接続してハーフブリッジ３を構成し、ハーフブリッジ３を並列接続して構成されている。
図２（ａ）には、このインバータ回路１を搭載した半導体モジュール１０の平面模式図が示されている。すなわち、基板１２上に、半導体素子（トランジスタ）１１ａと、半導体素子（ダイオード）１１ｂを１個ずつ搭載し、導体ワイヤ（図示していない）によって電気的に接続して、図１に示した素子ペア２を構成することができる。半導体モジュール１０には、基板１２が２行３列に合計６個搭載され、図１に示す回路図にしたがい、導体ワイヤによって電気的に接続して、インバータ回路１を構成することができる。
また、半導体モジュール１０は、半導体素子（トランジスタ）１１ａのゲート駆動制御、及び／又は、回路保護機能（短絡、過電流、制御電源電圧低下、過熱）を備える制御用集積回路１３を搭載することができる。制御用集積回路１３を備える電力用半導体モジュールは、ＩＰＭ（Intelligent Power Module）と呼ばれている。
また、半導体モジュール１０は、ノイズ抑制や温度測定のため、必要に応じて、容量、抵抗及び／又はサーミスタなどの受動素子１４を搭載することができる。
図２（ｂ）には、半導体モジュール１０の断面模式図が示されている。
絶縁基板１２ａの表面及び裏面には導体層１２ｂ及び１２ｃが形成され、基板１２を構成している。絶縁基板１２ａは、熱伝導性に優れる、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等のセラミック基板であることが好ましい。導体層１２ｂ及び１２ｃは、銅等の金属によって形成することができる。
半導体素子（トランジスタ）１１ａ及び半導体素子（ダイオード）１１ｂは、半田層１５を介して、導体層１２ｂに接合することができる。
本発明の一つの実施形態によれば、基板１２は、その裏面の導体層１２ｃを、半田層１６を介して、冷却器２０に直接接合することができる。
また、本発明の別の実施形態によれば、基板１２は、その裏面の導体層１２ｃを、半田層１６を介して、銅又はニッケルメッキされたアルミニウム等のベース板１７に接合し、このベース板１7の裏面にサーマルグリースを塗布して、冷却器２０に押し付けることができる。
なお、半導体モジュール１０は、半導体素子（トランジスタ）１１ａ、半導体素子（ダイオード）１１ｂ、制御用集積回路１３、受動素子１４及び基板１２を導体ワイヤで配線した後、シリコーンゲル又はガラスフィラを含む熱硬化性樹脂を充填して封止することができる。
本発明の冷却器は、上記のような半導体モジュールのみならず、１チップから構成される、大規模集積回路、ディスクリート半導体、又は受動素子、チップ抵抗、チップインダクタの冷却に用いることができる。
半導体素子（トランジスタ）１１ａには、オン抵抗が低く、スイッチング速度が速い、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)、又はＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴを使用することができる。
また、半導体素子（ダイオード）１１ｂには、オン抵抗が低く、耐圧が高い、ＳｉＣダイオードを使用することができる。
半導体素子（トランジスタ）１１ａとして、Ｓｉ基板上に形成された従来構造のパワーＭＯＳＦＥＴは、ＩＧＢＴやＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴと比べて、オン抵抗が高く、性能は劣るが、ボディーダイオードを内蔵しているため、半導体素子（ダイオード）１１ｂは不要になる。このため、インバータ回路を１チップ上に集積し、小電力用途で使用することができる。
本発明は、上記のような半導体モジュール１０の冷却に用いられる冷却器２０及びその固定方法に関するものである。すなわち、図３（ｂ）に示されるように、半導体モジュール１０を設置した冷却器２０は、何らかの基体３０に固定されて使用される。
従来、基体３０への固定のため、冷却器２０には、冷媒流路以外の部分に、貫通孔が形成され、この貫通孔を通して挿入されたボルト等のネジによって、冷却器２０を基体３０に固定していた。しかし、そのような構造では、貫通孔を避けて冷媒流路を形成する必要があり、冷却器が大型化したり、冷媒流路の流れが悪くなったりする問題があった。本発明は、このような課題を解決するためになされたものである。
次に、図３，４を参照して、本発明の冷却器及びその固定方法の第１の実施形態を説明する。図３（ａ）には本発明の第１の実施形態による冷却器２０の平面模式図が、同図（ｂ）にはそのＡ−Ａ’断面模式図が示されている。
本発明の冷却器２０は、壁部２１、冷却フィン２２、冷媒導入口２３、及び冷媒排出口２４からなり、壁部２１は、半導体モジュール１０と接合され第１貫通孔２６を持つ第１壁部２１ａと、前記第１壁部２１ａと対向配置され前記第１貫通孔２６と対向する位置に基体３０と接続される接続領域２７を備える第２壁部２１ｂと、前記第１壁部２１ａの周囲と前記第２壁部２１ｂの周囲とを接続する側壁部２１ｃからなり、第２壁部２１ｂは接続領域２７に第２貫通孔２８を備える。そして、第１壁部２１ａ、第２壁部２１ｂ、側壁部２１ｃで囲まれた空間に、冷媒導入流路２５ａ、冷却流路２５ｂ、冷媒排出流路２５ｃが形成されている。本発明では、これらの全ての流路を合わせて冷媒流路と言う。
第１壁部２１ａには冷却フィン２２が接続されている。冷却フィン２２は、ピンフィン、ブレードフィン、コルゲートフィンを用いることかできる。ピンフィンのピンは、円柱又は四角柱のピンを用いることができ、方形配置又は千鳥配置にすることができる。ブレードフィンとコルゲートフィンは、直線流路になるようにストレート形状にしてもよいが、流路が蛇行するようにフィンを波状にうねらせるウェービングフィン、フィンを長手方向に分割し横方向にオフセットをつけて配列するオフセットフィンにしてもよい。
壁部２１及び冷却フィン２２は、熱伝導性の高い材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属材料を用いて形成されていることが好ましく、熱伝導性を高めるために、溶接又は鋳造によって、一体成型されていることがより好ましい。
この冷却器２０では、冷媒導入口２３と、冷媒排出口２４が、冷却器の壁部２１の対角線上に配置されている。また、第１貫通孔２６と第２貫通孔２８は、冷却器の壁部２１の四隅に配置されている。
冷却器２０は、使用時において、冷媒が、冷媒導入口２３から冷媒導入流路２５ａに流入し、冷却フィン２２の間に形成された複数の冷却流路２５ｂに分散して流れ、冷媒排出流路２５ｃに集められ冷媒排出口２４から排出される。冷媒によって、第１壁部２１ａと冷却フィン２２は冷却され、冷却された第１壁部２１ａによって、半導体モジュール１０が冷却される。
次に、上記冷却器２０を基体３０に固定する方法について説明する。図４（ａ）には、冷却器２０の固定作業前の状態が示されている。同図（ｂ）には、冷却器２０の固定作業中の状態が示されている。同図（ｃ）には、冷却器２０の固定作業後の状態が示されている。
この実施形態では、基体３０には、冷却器２０を固定するための固定用孔３１が設けられている。また、第１貫通孔２６の内径は、固定部材４０及びシール部材４１が通過可能な大きさとされ、冷却フィン２２は、第１貫通孔２６を閉塞しないように配置して、固定部材４０及びシール部材４１の通過を妨げないようにされている。
また、第２貫通孔２８の冷媒導入流路２５ａ及び冷媒排出流路２５ｃ側の内径は、前記第２貫通孔２８の前記基体３０側の内径よりも広くされている。第２貫通孔２８の内径を広くされた部分が、本発明における「溝」を構成している。
また、固定部材４０は、頭部とネジ部からなるネジであることが好ましい。固定部材４０がネジからなる場合には、固定用孔３１は、該ネジが螺合するネジ孔とする。また、第２貫通孔２８の冷媒流路側には、固定部材４０の頭部とシール部材４１が収容されるように上記溝が設けられ、固定部材４０の頭部が前記冷媒流路に突出しないようにされている。
ネジの形状は、特に限定されないが、低頭ネジ、平ネジ、ナベネジ、皿ネジのように頭部が平らであることが好ましく、低頭ネジと平ネジがより好ましい。
シール部材４１は、特に限定されず、Ｏリング、ゴムガスケット、ＰＴＦＥ打ち抜きガスケット、シールテープ、液状シール材を用いることができる。
以上のような冷却器２０を用意する工程が、本発明における第１の工程となる。
上記冷却器２０を基体３０に固定するには、図４（ｂ）に示すように、冷却器２０を基体３０上に位置決めして設置し、第２壁部２１ｂの外側を基体３０に接触させる。この工程が、本発明における第２の工程となる。
この状態で、第１貫通孔２６から固定部材４０とシール部材４１を挿入し、シール部材４１を介して固定部材４０を冷却器２０の内側から第２貫通孔２８に挿入し、基体３０の固定用孔３１に挿入して固定する。固定部材４０がネジからなる場合は、固定用孔３１に螺着させて締め付けることにより固定できる。第２貫通孔２８は、固定用部材４０の頭部と第２壁部２１ｂとで挟持されたシール部材４１によって、気密的にシールされる。以上の工程が、本発明における第３の工程となる。
次いで、第１貫通孔２６に、シール部材５１を介して、蓋５０を挿入して固定することにより、第１貫通孔２６を気密的に塞ぐことができる。この工程が、本発明における第４の工程となる。
蓋５０は、前記冷媒流路に突出しないように設置されることが好ましい。また、蓋５０は、第１壁部２１ａから着脱自在であることが好ましく、例えば頭部とネジ部からなるネジを用いることができる。その場合、第１貫通孔２６の内周には、蓋５０のネジ部が螺合するネジ溝を形成しておく。
その結果、第１貫通孔２６を塞ぐ蓋５０と、第２貫通孔２８に挿入された固定部材４０との間に、冷媒導入流路２５ａ、冷媒排出流路２５ｃが確保され、接続領域となる第１貫通孔２６、第２貫通孔２８の部分にも冷媒流路を形成できるので、冷却器２０をコンパクト化できると共に、冷媒導入流路２５ａ、冷媒排出流路２５ｃをストレートにして、冷媒の流れを良好にすることができる。
次に、図５，６を参照して、本発明の冷却器及びその固定方法の第２の実施形態について説明する。図５（ａ）には本発明の第２の実施形態に係る冷却器２０ａの平面模式図が、同図（ｂ）にはそのＡ−Ａ’断面模式図が示されている。
この冷却器２０ａは、壁部２１、冷却フィン２２、冷媒導入口２３、及び冷媒排出口２４を有し、壁部２１は、半導体モジュール１０と接合され第１貫通孔２６を持つ第１壁部２１ａと、前記第１壁部２１ａと対向配置され、前記第１貫通孔２６と対向する位置に基体３０と接続される接続領域２７を備える第２壁部２１ｂと、前記第１壁部２１ａの周囲と前記第２壁部２１ｂの周囲とを接続する側壁部２１ｃとからなる。
本発明の第２の実施形態によれば、接続領域２７において、冷却器２０の内側から窪みを形成し、第２壁部２１ｂの肉厚を薄くすることが好ましい。
なお、冷却器２０ａは、接続領域２７の形状を除けば、壁部２１、冷却フィン２２、冷媒導入口２３、及び冷媒排出口２４について、本発明の第１の実施形態と同様のものが使用できる。
次に、この冷却器２０ａを基体３０に固定する方法を説明する。図６（ａ）には、冷却器２０ａの固定作業前の状態が示されている。同図（ｂ）には、冷却器２０ａの固定作業中の状態が示されている。同図（ｃ）には、冷却器２０ａの固定作業後の状態が示されている。
本発明の第２の実施形態においては、基体３０は、接続領域３２において、冷却器２０ａに接する面と反対側の面に窪みを形成し、肉厚を薄くしてもよい。
また、第１貫通孔２６の内径は、接続手段６０が通過可能な大きさとし、冷却フィン２２は、第１貫通孔２６を閉塞しないように配置し、接続手段６０の通過を妨げないようにすることができる。このような冷却器２０ａを用意する工程が、本発明における第１の工程となる。
そして、この実施形態では、接続手段６０として、溶接工具が用いられる。溶接工具としては、冷却器２０ａの母材に対するダメージの少ないスポット溶接（重ね抵抗溶接）又はレーザー溶接が好ましい。
まず、冷却器２０ａを基体３０上に位置決めして設置し、第２壁部２１ｂの外側を基体３０に接触させた状態とする。この工程が、本発明の第２の工程となる。
その状態で、第１貫通孔２６から接続手段６０をなす溶接工具を挿入し、冷却器２０ａの接続領域２７を基体３０の接続領域３２に溶接することにより、冷却器２０ａを基体３０上に固定する。この工程が、本発明の第３の工程となる。
その後、溶接工具からなる接続手段６０を第１貫通孔２６から抜き出し、第１貫通孔２６を蓋５０とシール部材４１で塞ぐ。この工程が、本発明の第４の工程となる。
本発明の第２の実施形態において、前記接続手段６０としては、溶接工具の他にろう付け工具等を使用することもできる。その場合には、第２壁部２１ｂの接続領域２７と、基体３０の接続領域３２との間に、ろう材を設けておく。
次に、本発明の冷却器２０の他の実施形態について説明する。
図７に示す冷却器２０ｂでは、冷媒流路の中央部に、冷却フィン２２を除いた部分を設け、そこにも第１貫通孔２６及び第２貫通孔２８を設けている。この場合、冷媒流路の中央部も基体に固定できるので、冷却器が大型化しても、しっかりと固定することができる。
図８に示す冷却器２０ｃでは、冷却器の壁部２１の四隅に配置された第１貫通孔２６及び第２貫通孔２８を、対角線上の二隅に減らし、空いた場所にガイド壁２９を配置して、冷媒の流れを制御し、ホットスポットの発生を防止するようにしている。
図９に示す冷却器２０ｄでは、冷却器の壁部２１の中心線上に、冷媒導入口２３、冷媒排出口２４、第１貫通孔２６、第２貫通孔２８を配置し、空いた四隅にガイド壁２９を配置している。
図１０に示す冷却器２０ｅでは、冷却器の壁部２１の一側に冷媒導入口２３及び冷媒排出口２４を配置し、流量の均一化をはかるために、冷媒導入流路２５ａ及び冷媒導入流路２５ｃ上に、ガイド壁２９を配置している。
このように、本発明によれば、第１貫通孔２６及び第２貫通孔２８の位置を、冷媒流路の設計に合わせて比較的自由に設定することができ、冷却器の冷却効率の向上に寄与することができる。
１：インバータ回路
２：素子ペア
３：ハーフブリッジ
１０：半導体モジュール
１１： 半導体素子
１１ａ：半導体素子（トランジスタ）
１１ｂ： 半導体素子（ダイオード）
１２：基板
１２ａ：絶縁基板
１２ｂ、１２ｃ：導体層
１３：制御用集積回路
１４：受動素子
１５、１６：半田層
１７：ベース板
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ：冷却器
２１：壁部
２１ａ：第１壁部
２１ｂ：第２壁部
２１ｃ：側壁部
２２：冷却フィン
２３：冷媒導入口
２４：冷媒排出口
２５ａ：冷媒導入流路
２５ｂ：冷却流路
２５ｃ：冷媒排出流路
２６：第１貫通孔
２７、３２：接続領域
２８：第２貫通孔
２９：ガイド壁
３０：基体
３１：固定用孔
４０：固定部材
４１、５１：シール部材
５０：蓋
６０：接続手段
しかしながら、従来は、冷却器本体を貫通するボルトやネジ等の固定部材によって、冷却器を基体に締結する構造を採用しており、前記固定部材が貫通する場所には、冷媒の流路を設けることができず、迂回した流路を設置することになり、冷却不足によってホットスポットになる危険性があった。また、冷却器内部に冷却フィン又は隔壁を設置する場合、前記固定部材の貫通場所は冷却フィン又は隔壁の設置の障害となり、冷却効率を優先した配置にすることが難しかった。
本発明の第２の実施形態によれば、接続領域２７において、冷却器２０ａの内側から窪みを形成し、第２壁部２１ｂの肉厚を薄くすることが好ましい。
その後、溶接工具からなる接続手段６０を第１貫通孔２６から抜き出し、第１貫通孔２６を蓋５０とシール部材５１で塞ぐ。この工程が、本発明の第４の工程となる。
図１０に示す冷却器２０ｅでは、冷却器の壁部２１の一側に冷媒導入口２３及び冷媒排出口２４を配置し、流量の均一化をはかるために、冷媒導入流路２５ａ及び冷媒排出流路２５ｃ上に、ガイド壁２９を配置している。

Claims (13)

  1. 基体に固定され半導体モジュールを冷却する冷却器において、
    第１貫通孔を持った第１壁部、前記第１壁部と対向配置され前記第１貫通孔と対向する位置に前記基体と接続される接続領域を備える第２壁部、及び、前記第１壁部の周囲と前記第２壁部の周囲とを接続する側壁部で囲まれる冷媒流路を備えた冷却器本体と、
    前記第１貫通孔を塞ぐ蓋と、
    を備えることを特徴とする冷却器。
  2. 前記第２壁部の前記接続領域には、第２貫通孔が設けられ、
    前記第１貫通孔を通過可能な大きさであって、前記第２貫通孔に挿入されて前記冷却器本体を前記基体に固定する、固定部材を備える請求項１記載の冷却器。
  3. 前記第２貫通孔の前記冷媒流路側の内径は、前記第２貫通孔の前記基体側の内径よりも広い請求項２に記載の冷却器。
  4. 前記固定部材が、頭部とネジ部からなるネジであり、
    前記第２貫通孔の前記冷媒流路側は、前記ネジの前記頭部が収容されるように溝が設けられ、前記頭部が前記冷媒流路に突出しないように配置されている請求項３に記載の冷却器。
  5. 前記第２貫通孔と前記固定部材との間にシール部材を備える請求項２〜４のいずれか１項に記載の冷却器。
  6. 前記第２壁部の前記接続領域には、肉厚が他の領域の肉厚よりも薄くなっている壁部が設けられている請求項１に記載の冷却器。
  7. 前記第１壁部の冷媒流路側には、前記第１貫通孔を閉塞しないように、複数のフィンが接続されている請求項１に記載の冷却器。
  8. 前記蓋は、前記第１壁部から着脱自在に形成されている請求項１に記載の冷却器。
  9. 前記蓋は、前記冷媒流路に突出しないように設置されている請求項１に記載の冷却器。
  10. 前記半導体モジュールが前記第１壁部の外側に固定され、
    前記第１壁部の厚さは、前記第２壁部の厚さより薄い請求項１に記載の冷却器。
  11. 基体に半導体モジュールを冷却する冷却器を固定する固定方法において、
    第１貫通孔を持った第１壁部、前記第１壁部と対向配置され前記第１貫通孔と対向する位置に前記基体と接続される接続領域を備える第２壁部、及び、前記第１壁部の周囲と前記第２壁部の周囲とを接続する側壁部で囲まれる冷媒流路を備えた冷却器本体と、前記第１貫通孔を塞ぐ蓋とを備える冷却器を用意する第１の工程と、
    前記第２壁部の外側を前記基体に位置決めして接触させる第２の工程と、
    前記第１貫通孔を通して接続手段を挿入して、前記接続領域を前記基体に固定する第３の工程と、
    前記第１貫通孔を前記蓋で塞ぐ第４の工程とを含むことを特徴とする、冷却器の固定方法。
  12. 前記第１の工程において、前記冷却器として、前記第２壁部の前記接続領域に第２貫通孔を有するものを用い、
    前記第３の工程において、前記接続手段として、前記第１貫通孔を通過可能な大きさであって前記第２貫通孔に挿入されて前記冷却器本体を前記基体に固定する固定部材を用い、前記基体の前記接続領域が接する部分には、固定用孔を設け、前記第１貫通孔を通して前記固定部材を前記冷却器内に挿入し、更に前記冷却器の内側から前記第２貫通孔に挿入して、前記基体の固定用孔に固定する請求項１１記載の冷却器の固定方法。
  13. 前記第３の工程において、前記接続手段として溶接工具を用い、前記第１貫通孔を通して前記溶接工具を前記冷却器内に挿入し、前記接続領域を前記基体に溶接して固定する請求項１１記載の冷却器の固定方法。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017090106A1 (ja) * 2015-11-25 2017-06-01 三菱電機株式会社 半導体装置、インバータ装置及び自動車
US10950522B2 (en) * 2017-02-13 2021-03-16 Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. Electronic device
JP6885175B2 (ja) 2017-04-14 2021-06-09 富士電機株式会社 半導体装置
JP7024258B2 (ja) * 2017-08-29 2022-02-24 富士電機株式会社 半導体モジュール用の冷却器、栓部材、及びシステム
JP7124425B2 (ja) * 2018-05-02 2022-08-24 富士電機株式会社 冷却装置、半導体モジュールおよび車両
JP7159620B2 (ja) 2018-05-30 2022-10-25 富士電機株式会社 半導体装置、冷却モジュール、電力変換装置及び電動車両
US10900412B2 (en) * 2018-05-31 2021-01-26 Borg Warner Inc. Electronics assembly having a heat sink and an electrical insulator directly bonded to the heat sink
JP7367394B2 (ja) * 2018-11-22 2023-10-24 富士電機株式会社 半導体モジュール、車両および製造方法
US11129310B2 (en) * 2018-11-22 2021-09-21 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor module, vehicle and manufacturing method
DE102019105728B3 (de) * 2019-03-07 2020-03-05 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Flüssigkeitskühlkörper mit einem Grundkörper und mit einem Metallkörper
JP6750809B1 (ja) * 2019-04-22 2020-09-02 三菱電機株式会社 冷却器
US11217502B2 (en) 2019-11-06 2022-01-04 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor device packages and methods of manufacturing the same
JP7229195B2 (ja) * 2020-03-10 2023-02-27 三菱電機株式会社 発熱素子冷却装置
US11512626B2 (en) * 2020-05-11 2022-11-29 Borgwarner, Inc. Electric power dissipater for electrically-actuated turbocharger
JP7431719B2 (ja) 2020-12-21 2024-02-15 日本軽金属株式会社 パワーデバイス用冷却器
US11576280B2 (en) 2021-02-12 2023-02-07 Raytheon Company Cold plate branching flow pattern

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4938280A (en) * 1988-11-07 1990-07-03 Clark William E Liquid-cooled, flat plate heat exchanger
JP2012044119A (ja) * 2010-08-23 2012-03-01 Sanoh Industrial Co Ltd 冷却装置
JP2012222069A (ja) * 2011-04-06 2012-11-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
WO2014020808A1 (ja) * 2012-08-03 2014-02-06 富士電機株式会社 冷却構造体及び電力変換装置
JP2014033095A (ja) * 2012-08-03 2014-02-20 Toyota Industries Corp 半導体装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4402185A (en) * 1982-01-07 1983-09-06 Ncr Corporation Thermoelectric (peltier effect) hot/cold socket for packaged I.C. microprobing
US4871015A (en) * 1988-07-13 1989-10-03 United Technologies Cooling arrangement
US5563447A (en) * 1993-09-07 1996-10-08 Delco Electronics Corp. High power semiconductor switch module
JPH08321570A (ja) 1995-03-17 1996-12-03 Nippondenso Co Ltd 沸騰冷却装置
JP3496695B2 (ja) 1995-07-04 2004-02-16 株式会社デンソー 沸騰冷却装置およびその製造方法
US5640852A (en) * 1995-10-06 1997-06-24 Atlas; Boris Compact thermal electric heat exchanger
US6533589B1 (en) * 1999-10-14 2003-03-18 Ironwood Electronics, Inc. Packaged device adapter assembly
US6808015B2 (en) * 2000-03-24 2004-10-26 Denso Corporation Boiling cooler for cooling heating element by heat transfer with boiling
JP2002141450A (ja) 2000-11-01 2002-05-17 Denso Corp 沸騰冷却装置
JP3912255B2 (ja) * 2002-10-28 2007-05-09 三菱マテリアル株式会社 パワーモジュール用基板及びパワーモジュール
US20060245165A1 (en) * 2005-04-29 2006-11-02 Fang-Cheng Lin Elastic secure device of a heat radiation module
CN101443904B (zh) * 2006-03-13 2010-11-10 株式会社丰田自动织机 功率模块用基体
JP2008235725A (ja) 2007-03-23 2008-10-02 Calsonic Kansei Corp 水冷式ヒートシンク
JP4485583B2 (ja) 2008-07-24 2010-06-23 トヨタ自動車株式会社 熱交換器及びその製造方法
JP5381561B2 (ja) * 2008-11-28 2014-01-08 富士電機株式会社 半導体冷却装置
WO2010087825A1 (en) * 2009-01-29 2010-08-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Cooling apparatus
US20120175094A1 (en) * 2011-01-10 2012-07-12 Asetek A/S Liquid Cooling System Cold Plate Assembly
JP2013084674A (ja) * 2011-10-06 2013-05-09 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 発熱電子デバイスの放熱構造
US8804331B2 (en) * 2011-12-02 2014-08-12 Ati Technologies Ulc Portable computing device with thermal management
JP6201532B2 (ja) * 2013-08-30 2017-09-27 富士電機株式会社 半導体装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4938280A (en) * 1988-11-07 1990-07-03 Clark William E Liquid-cooled, flat plate heat exchanger
JP2012044119A (ja) * 2010-08-23 2012-03-01 Sanoh Industrial Co Ltd 冷却装置
JP2012222069A (ja) * 2011-04-06 2012-11-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
WO2014020808A1 (ja) * 2012-08-03 2014-02-06 富士電機株式会社 冷却構造体及び電力変換装置
JP2014033095A (ja) * 2012-08-03 2014-02-20 Toyota Industries Corp 半導体装置

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