JPWO2020196333A1 - 冷却構造体 - Google Patents
冷却構造体 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2020196333A1 JPWO2020196333A1 JP2021509345A JP2021509345A JPWO2020196333A1 JP WO2020196333 A1 JPWO2020196333 A1 JP WO2020196333A1 JP 2021509345 A JP2021509345 A JP 2021509345A JP 2021509345 A JP2021509345 A JP 2021509345A JP WO2020196333 A1 JPWO2020196333 A1 JP WO2020196333A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow path
- resin
- cooling
- diffusion portion
- heat diffusion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 145
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 64
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 64
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 62
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 62
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 54
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 19
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 7
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- -1 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 7
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 7
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 6
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims description 5
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 5
- 229920006375 polyphtalamide Polymers 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004954 Polyphthalamide Substances 0.000 claims description 4
- 229910000971 Silver steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 claims description 3
- 238000004080 punching Methods 0.000 claims description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 6
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N Beryllium oxide Chemical compound O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 2
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- 229920002302 Nylon 6,6 Polymers 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000611 Zinc aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 1
- HXFVOUUOTHJFPX-UHFFFAOYSA-N alumane;zinc Chemical compound [AlH3].[Zn] HXFVOUUOTHJFPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 238000000071 blow moulding Methods 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 229920006026 co-polymeric resin Polymers 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxido(oxo)titanium Chemical compound [K+].[K+].[O-][Ti]([O-])=O NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000003353 gold alloy Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 229920000554 ionomer Polymers 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920005668 polycarbonate resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004431 polycarbonate resin Substances 0.000 description 1
- 229920013716 polyethylene resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920005990 polystyrene resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000427 thin-film deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 1
- BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N trizinc;diborate Chemical compound [Zn+2].[Zn+2].[Zn+2].[O-]B([O-])[O-].[O-]B([O-])[O-] BIKXLKXABVUSMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
- H01L23/3677—Wire-like or pin-like cooling fins or heat sinks
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
- H05K7/20263—Heat dissipaters releasing heat from coolant
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3737—Organic materials with or without a thermoconductive filler
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/467—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing gases, e.g. air
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
- H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
- H05K7/1427—Housings
- H05K7/1432—Housings specially adapted for power drive units or power converters
- H05K7/14329—Housings specially adapted for power drive units or power converters specially adapted for the configuration of power bus bars
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
- H05K7/20409—Outer radiating structures on heat dissipating housings, e.g. fins integrated with the housing
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2089—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for power electronics, e.g. for inverters for controlling motor
- H05K7/20927—Liquid coolant without phase change
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
冷媒を流通させる流路を形成する樹脂製の流路形成部材と、前記流路形成部材に埋設された、又は、前記流路形成部材に接合された、板状かつ金属製である熱拡散部と、前記熱拡散部から前記流路内に延設され、少なくとも表面が樹脂製の１つ又は複数の冷却フィンと、を備える冷却構造体。
Description
本発明は、冷却構造体に関する。
ハイブリッド自動車、電気自動車等のモータを搭載する車両には、モータを駆動する駆動手段が搭載されている。駆動手段は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のパワー半導体を複数備えるパワーモジュール、キャパシタ等の電子部品、これら電子部品を電気的に接合するバスバーなどから構成される。
モータを駆動する際には、パワー半導体、キャパシタ等、これら電子部品を接合するバスバーに大電流の流れることがある。この場合、スイッチング損失、抵抗損失等によって駆動手段が発熱するため、駆動手段を効率的に冷却する必要がある。
モータを駆動する際には、パワー半導体、キャパシタ等、これら電子部品を接合するバスバーに大電流の流れることがある。この場合、スイッチング損失、抵抗損失等によって駆動手段が発熱するため、駆動手段を効率的に冷却する必要がある。
駆動手段を冷却するための冷却手段としては、熱伝導性の高さから、アルミニウム、銅等の金属製のヒートシンクが用いられる（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、金属製のヒートシンクを製造するためには、押出成形、スカイブ加工、カシメ加工等の複雑な製造工程を経る必要がある。そのため、金属製のヒートシンクはコストが高くなりやすい。
また、金属製のヒートシンクを駆動手段等の冷却対象に組み込むためには、多くの工数を要することがある。そのため、加工が容易で駆動手段等に容易に組み込むことが可能な樹脂製の冷却手段が求められている。
しかしながら、樹脂製の冷却手段は金属製のヒートシンクに比較して熱伝導性に劣るため、冷却効率に改善の余地がある。
また、金属製のヒートシンクを駆動手段等の冷却対象に組み込むためには、多くの工数を要することがある。そのため、加工が容易で駆動手段等に容易に組み込むことが可能な樹脂製の冷却手段が求められている。
しかしながら、樹脂製の冷却手段は金属製のヒートシンクに比較して熱伝導性に劣るため、冷却効率に改善の余地がある。
本発明の一形態は上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、冷却効率に優れる樹脂製の冷却構造体を提供することを目的とする。
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
＜１＞ 冷媒を流通させる流路を形成する樹脂製の流路形成部材と、前記流路形成部材に埋設された、又は、前記流路形成部材に接合された、板状かつ金属製である熱拡散部と、前記熱拡散部から前記流路内に延設され、少なくとも表面が樹脂製の１つ又は複数の冷却フィンと、を備える冷却構造体。
＜２＞ 前記冷却フィンは、樹脂製である、又は金属製の芯材の表面が樹脂で被覆されている＜１＞に記載の冷却構造体。
＜３＞ 前記熱拡散部はメッシュ状又はパンチングメタルである＜１＞又は＜２＞に記載の冷却構造体。
＜４＞ 前記熱拡散部を構成する金属はアルミニウム、鉄、銅、金、銀及びステンレスからなる群より選択される少なくともいずれか１つであり、前記冷却フィンを構成する樹脂は、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフタルアミド系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、フェノール系樹脂及びエポキシ系樹脂からなる群より選択される少なくともいずれか１つである＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載の冷却構造体。
＜５＞ 前記熱拡散部は、主面が前記流路と対向する＜１＞〜＜４＞のいずれか１つに記載の冷却構造体。
＜６＞ 前記熱拡散部の前記主面の面積に対する、前記主面と平行な方向における、前記熱拡散部から前記流路内に延設された前記冷却フィンの断面積の合計の比率は、３０％以上である＜５＞に記載の冷却構造体。
＜７＞ 前記熱拡散部の前記流路側の面から前記流路形成部材の内壁までの最小距離ｈは、０．３ｍｍ〜２．５ｍｍである＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載の冷却構造体。
＜８＞ 前記熱拡散部に伝熱することで冷却される被冷却体が配置された＜１＞〜＜７＞のいずれか１つに記載の冷却構造体。
＜９＞ 前記流路形成部材の外壁の少なくとも一部に、金属層が設けられた＜１＞〜＜８＞のいずれか１つに記載の冷却構造体。
＜１０＞ 前記金属層が、金属溶射層である＜９＞に記載の冷却構造体。
＜１＞ 冷媒を流通させる流路を形成する樹脂製の流路形成部材と、前記流路形成部材に埋設された、又は、前記流路形成部材に接合された、板状かつ金属製である熱拡散部と、前記熱拡散部から前記流路内に延設され、少なくとも表面が樹脂製の１つ又は複数の冷却フィンと、を備える冷却構造体。
＜２＞ 前記冷却フィンは、樹脂製である、又は金属製の芯材の表面が樹脂で被覆されている＜１＞に記載の冷却構造体。
＜３＞ 前記熱拡散部はメッシュ状又はパンチングメタルである＜１＞又は＜２＞に記載の冷却構造体。
＜４＞ 前記熱拡散部を構成する金属はアルミニウム、鉄、銅、金、銀及びステンレスからなる群より選択される少なくともいずれか１つであり、前記冷却フィンを構成する樹脂は、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフタルアミド系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、フェノール系樹脂及びエポキシ系樹脂からなる群より選択される少なくともいずれか１つである＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載の冷却構造体。
＜５＞ 前記熱拡散部は、主面が前記流路と対向する＜１＞〜＜４＞のいずれか１つに記載の冷却構造体。
＜６＞ 前記熱拡散部の前記主面の面積に対する、前記主面と平行な方向における、前記熱拡散部から前記流路内に延設された前記冷却フィンの断面積の合計の比率は、３０％以上である＜５＞に記載の冷却構造体。
＜７＞ 前記熱拡散部の前記流路側の面から前記流路形成部材の内壁までの最小距離ｈは、０．３ｍｍ〜２．５ｍｍである＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載の冷却構造体。
＜８＞ 前記熱拡散部に伝熱することで冷却される被冷却体が配置された＜１＞〜＜７＞のいずれか１つに記載の冷却構造体。
＜９＞ 前記流路形成部材の外壁の少なくとも一部に、金属層が設けられた＜１＞〜＜８＞のいずれか１つに記載の冷却構造体。
＜１０＞ 前記金属層が、金属溶射層である＜９＞に記載の冷却構造体。
本発明の一形態によれば、冷却効率に優れる樹脂製の冷却構造体を提供することができる。
＜冷却構造体＞
本開示の冷却構造体は、冷媒を流通させる流路を形成する樹脂製の流路形成部材と、前記流路形成部材に埋設された、又は、前記流路形成部材に接合された、板状かつ金属製である熱拡散部と、前記熱拡散部から前記流路内に延設され、少なくとも表面が樹脂製の１つ又は複数の冷却フィンと、を備える。本開示の冷却構造体は、板状かつ金属製である熱拡散部と、熱拡散部から流路内に延設された、少なくとも表面が樹脂製の冷却フィンと、を備えるため、熱伝導性に優れる熱拡散部が受け取った熱が板状の熱拡散部の面方向に拡散され、広範囲に拡散された熱が放熱性に優れる冷却フィンの表面から放熱される。これにより、本開示の冷却構造体は、板状の樹脂部材と、この樹脂部材から流路内に延設された、樹脂製の冷却フィンとを備える樹脂製の冷却手段と比較して冷却効率に優れる。
本開示の冷却構造体は、冷媒を流通させる流路を形成する樹脂製の流路形成部材と、前記流路形成部材に埋設された、又は、前記流路形成部材に接合された、板状かつ金属製である熱拡散部と、前記熱拡散部から前記流路内に延設され、少なくとも表面が樹脂製の１つ又は複数の冷却フィンと、を備える。本開示の冷却構造体は、板状かつ金属製である熱拡散部と、熱拡散部から流路内に延設された、少なくとも表面が樹脂製の冷却フィンと、を備えるため、熱伝導性に優れる熱拡散部が受け取った熱が板状の熱拡散部の面方向に拡散され、広範囲に拡散された熱が放熱性に優れる冷却フィンの表面から放熱される。これにより、本開示の冷却構造体は、板状の樹脂部材と、この樹脂部材から流路内に延設された、樹脂製の冷却フィンとを備える樹脂製の冷却手段と比較して冷却効率に優れる。
以下、本開示の冷却構造体を、図面を参照して説明する。なお、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。また、実質的に同一の機能を有する部材には全図面を通して同じ符号を付与し、重複する説明は省略する場合がある。
図１に示す冷却構造体１０は、冷媒を流通させる流路１２を形成する樹脂製の流路形成部材１４を備える。流路の形状は、図１に示すように断面が略矩形であってもよく、断面が円形、楕円形、矩形以外の多角形等であってもよい。
流路１２は、対向する一対の内壁のうちの一方側の内壁に相当する上部内壁１６及び他方側の内壁に相当する下部内壁１８並びに上部内壁１６及び下部内壁１８を接続する側部内壁２０及び側部内壁２２に取り囲まれて構成されている。
上部内壁１６側では、板状かつ金属製である熱拡散部３４から流路１２内に円筒状の冷却フィン２４が複数延設されている。冷却フィン２４は、流路１２と同様に樹脂製とされる。図１では、冷却フィン２４の一部が想像線で示されている。
熱拡散部３４の冷却フィン２４が延設されている側とは反対側では、熱拡散部３４に伝熱することで冷却される被冷却体であるバスバー２６が、ボルト２８とナット３０とで固定されている。ナット３０は、ナット本体３２とナット本体３２のボルト２８が挿入される側とは反対側に設けられた熱拡散部３４とを有する。熱拡散部３４は、矩形の板状物とされ、ナット本体３２と一体化されている。
バスバー２６は、パワー半導体、キャパシタ等の不図示の電子部品と接続されている。
バスバー２６は、パワー半導体、キャパシタ等の不図示の電子部品と接続されている。
ナット３０における熱拡散部３４の全体及びナット本体３２のボルト２８が挿入される側とは反対側は、流路形成部材１４に埋設されている。なお、熱拡散部は、流路形成部材に埋設された構成に限定されず、流路形成部材に接合された構成、例えば、流路と接触せずに流路形成部材の外壁に接合された構成であってもよい。例えば、レーザー粗化による樹脂金属接合技術を用い、熱拡散部を流路形成部材に接合させてもよい。
また、複数の冷却フィン２４はいずれも熱拡散部３４から流路１２内に延設されている。これにより、熱拡散部３４にて面方向に拡散された熱が冷却フィン２４にて放熱されやすい構造となっている。
図２は、図１の冷却構造体１０における冷却フィン２４の設けられた領域を、ボルト２８の挿入方向から見た図である。冷却フィン２４と熱拡散部３４との位置関係をわかりやすくするため、図２では、バスバー２６等の記載を割愛している。また、冷却フィン２４と熱拡散部３４との位置関係がわかりやすいように、熱拡散部３４を点線で表している。なお、図１は、図２に示すＡＡ線で切断したときの断面図である。
図２に示すように、冷却フィン２４は７本とされており、熱拡散部３４の配置された範囲内に冷却フィン２４が設けられている。また、熱拡散部３４の主面は流路１２と対向している。
図２に示すように、冷却フィン２４は７本とされており、熱拡散部３４の配置された範囲内に冷却フィン２４が設けられている。また、熱拡散部３４の主面は流路１２と対向している。
ここで、バスバー２６に電流が流れると、抵抗損失によってバスバー２６自体が発熱する。また、バスバー２６は不図示の電子部品と接続されており、通電によりこれら電子部品から生じた熱がバスバー２６を通じて拡散される。そのため、バスバー２６は高温状態になりやすい。
バスバー２６自体から生じた熱及びバスバー２６を通じて拡散された熱は、ボルト２８及びナット本体３２を介して熱拡散部３４のナット本体と一体化されている箇所に伝達される。熱拡散部３４は矩形の板状物とされているため、熱拡散部３４に伝達された熱は熱拡散部３４の面方向に拡散され、広範囲に熱を拡散することができる。
熱拡散部３４は冷却フィン２４の根元部に配置されており、熱拡散部３４まで拡散された熱は、流路形成部材１４を介して冷却フィン２４の根元部に到達する。冷却フィン２４の根元部に到達した熱は、冷却フィン２４を通じて冷却フィン２４の根元部から流路１２内に向けて移動する。このときに、流路１２を流通する冷媒により冷却フィン２４から熱が冷媒に移動する。このようにして、バスバー２６等の被冷却体が冷却される。
冷却構造体１０では、冷却フィン２４が上部内壁１６から下部内壁１８にまで到達せずに、冷却フィン２４の先端部が流路１２内に位置している。冷却フィン２４に触れる冷媒の量を増加させて冷却構造体１０の冷却効率を高める観点から、冷却フィン２４の先端部が下部内壁１８に接触していてもよい。また、冷却フィン２４の先端部が下部内壁１８に接触している場合、例えば、上部内壁１６から下部内壁１８に向けて（又は、下部内壁１８から上部内壁１６に向けて）荷重がかかった際に、冷却構造体１０の強度を高めることが可能となる。
図１において、流路１２の冷却フィン２４の設けられた領域を冷媒が流通する方向上流側から観察したときに、流路１２の面積に占める冷却フィン２４の観察される部分の面積（面積比率Ａ）は、冷却効率を向上する観点から、３０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、１００％であることがさらに好ましい。
図１において、熱拡散部３４の流路１２側の面から流路形成部材１４の内壁までの最小距離ｈは、絶縁性の観点から、０．３ｍｍ以上であることが好ましく、成形性の観点から、０．５ｍｍ以上であることがより好ましく、１．５ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、前述の最小距離ｈは、冷却効率の観点から２．５ｍｍ以下であることが好ましい。
図２において、熱拡散部３４の主面の面積に対する、熱拡散部３４の主面と平行な方向における、熱拡散部３４から流路１２内に延設された冷却フィン２４の断面積の合計の比率（面積比率Ｂ）は、冷却効率を向上する観点から、３０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがさらに好ましい。前述の面積比率Ｂは、流路１２内の抵抗の観点から、７０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがさらに好ましい。
図２では、熱拡散部３４は矩形の板状物となっているが、矩形に限定されず、円形、楕円形、矩形以外の多角形等であってもよい。
冷却フィン２４は、少なくとも表面が樹脂製であればよく、冷却フィン２４全体が樹脂製であってもよいし、金属製の棒状の芯材を有し、この芯材の表面が樹脂で被覆されていてもよい。芯材の一端は、冷却効率を向上する観点から、熱拡散部３４と接続されていてもよい。
図１においては、冷却フィン２４の先端は冷却フィン２４の延設方向に直交する平坦状とされているが、冷却フィン２４の先端の形状は特に限定されるものではなく、半球状、円錐状、角錐状等であってもよい。
被冷却体としては、バスバー２６の他に、パワー半導体、キャパシタ等の電子部品が挙げられる。被冷却体が電子部品である場合、冷却構造体の電子部品の配置される箇所に冷却フィンを設けてもよい。
熱拡散部３４から流路１２内に延設された冷却フィン２４の本数は、１本であってもよく、２本以上であってもよい。
例えば、図３に示すように、熱拡散部３４から外れた位置に冷却フィン２４が配置されていてもよい。
例えば、図３に示すように、熱拡散部３４から外れた位置に冷却フィン２４が配置されていてもよい。
（冷却構造体の変形例）
本開示の冷却構造体の変形例は、流路形成部材の外壁の少なくとも一部に金属層が設けられており、好ましくは、被冷却体であるパワー半導体、キャパシタ等が流路形成部材の外壁上に配置され、被冷却体の少なくとも一部が接触するように金属層が設けられている。被冷却体の少なくとも一部が接触するように金属層が設けられていることにより、被冷却体にて生じた熱が金属層を介して流路を流通する冷媒に移動するため、被冷却体を効率よく冷却することができる。
本開示の冷却構造体の変形例は、流路形成部材の外壁の少なくとも一部に金属層が設けられており、好ましくは、被冷却体であるパワー半導体、キャパシタ等が流路形成部材の外壁上に配置され、被冷却体の少なくとも一部が接触するように金属層が設けられている。被冷却体の少なくとも一部が接触するように金属層が設けられていることにより、被冷却体にて生じた熱が金属層を介して流路を流通する冷媒に移動するため、被冷却体を効率よく冷却することができる。
以下、本開示の冷却構造体の変形例について、図４を用いて説明する。図４は、冷却構造体の変形例の要部を示す断面図である。図４は、冷却構造体４４における流路１２の冷媒が流通する方向に平行な断面を示す。なお、図４では、冷却フィンの記載を省略している。
図４に示す冷却構造体４４では、被冷却体であるパワー半導体４６が、流路形成部材１４の外壁に設けられた金属層４８を介して流路形成部材１４と接している。パワー半導体４６にはバスバー２６が接続されており、不図示の他のパワー半導体、その他の電子部品等と導通が確保されている。流路形成部材１４のパワー半導体４６と接触する箇所には、不図示の冷却フィンが上部内壁１６から下部内壁１８に向けて延設されている。つまり、不図示の冷却フィンの根元部に、パワー半導体４６が配置されている。
パワー半導体４６から生じた熱は、金属層４８を介して流路形成部材１４の外壁に達し、さらに不図示の冷却フィンの根元部に到達した熱は、冷却フィンを通じて冷却フィンの根元部から下部内壁１８に向けて移動する。このときに、流路１２を流通する冷媒により冷却フィンから熱が冷媒に移動する。パワー半導体４６が金属層４８を介して流路形成部材１４と接するため、パワー半導体４６から生じた熱が、効率的に冷却フィンへ移動しやすくなり、冷却効率が向上する。
パワー半導体４６から生じた熱は、金属層４８を介して流路形成部材１４の外壁に達し、さらに不図示の冷却フィンの根元部に到達した熱は、冷却フィンを通じて冷却フィンの根元部から下部内壁１８に向けて移動する。このときに、流路１２を流通する冷媒により冷却フィンから熱が冷媒に移動する。パワー半導体４６が金属層４８を介して流路形成部材１４と接するため、パワー半導体４６から生じた熱が、効率的に冷却フィンへ移動しやすくなり、冷却効率が向上する。
また、金属層４８は、パワー半導体４６から発生する低周波域（特に、ラジオ帯）の磁界をシールドすることができる。そのため、流路形成部材１４の外壁に金属層４８を設けることは磁界シールドの観点から有効である。金属層４８は、流路形成部材１４の外壁の少なくとも一部に設ければよい。なお、金属層４８は導電性であるため、絶縁性を求められる箇所には金属層４８を設けなくともよい。また、流路形成部材１４の外壁に金属層４８を形成し、さらに絶縁性を求められる箇所の金属層４８を樹脂層で覆ってもよい。
金属層４８は、例えば、流路形成部材１４における被冷却体の配置された側とは反対側の外壁に設けることが好ましい。また、図４に示すように、金属層４８が流路形成部材１４における被冷却体の配置された側の外壁の一部に設けられている場合、流路形成部材１４における被冷却体の配置された側とは反対側の外壁には、金属層４８の設けられていない領域５０が存在してもよい。さらに、図４における熱拡散部３４の配置された箇所とは反対側の外壁には、金属層４８の設けられていない領域が存在してもよい。
金属層４８は、例えば、流路形成部材１４における被冷却体の配置された側とは反対側の外壁に設けることが好ましい。また、図４に示すように、金属層４８が流路形成部材１４における被冷却体の配置された側の外壁の一部に設けられている場合、流路形成部材１４における被冷却体の配置された側とは反対側の外壁には、金属層４８の設けられていない領域５０が存在してもよい。さらに、図４における熱拡散部３４の配置された箇所とは反対側の外壁には、金属層４８の設けられていない領域が存在してもよい。
本開示の冷却構造体の製造方法は、特に限定されるものではなく、インジェクション成形法、ダイスライドインジェクション成形法、ブロー成形法、圧縮成形法、トランスファ成形法、押出成形法、注型成形法等の通常の樹脂成形体の成形方法を採用することができる。なお、冷却構造体１０の製造には高い位置精度を要求される場合があることから、ダイスライドインジェクション成形法が好ましい。
また、ナット３０の流路形成部材１４に埋設されている箇所は、別途インサート成形法により製造してもよい。
また、ナット３０の流路形成部材１４に埋設されている箇所は、別途インサート成形法により製造してもよい。
流路形成部材１４及び冷却フィン２４を構成する樹脂の種類は特に限定されるものではない。樹脂としては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂（ＰＰ）、複合ポリプロピレン系樹脂（ＰＰＣ）、ポリフェニレンサルファイド系樹脂（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド系樹脂（ＰＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート系樹脂（ＰＢＴ）、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アイオノマー系樹脂、ポリアミド系樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）及びポリカーボネート系樹脂が挙げられる。流路形成部材１４及び冷却フィン２４を構成する樹脂は同じであっても異なっていてもよい。
流路形成部材１４及び冷却フィン２４を構成する樹脂は、無機充填材を含有してもよい。無機充填材としては、例えば、シリカ、アルミナ、ジルコン、酸化マグネシウム、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化ホウ素、ベリリア及びジルコニアが挙げられる。さらに、難燃効果のある無機充填材としては、水酸化アルミニウム、硼酸亜鉛等が挙げられる。
流路形成部材１４及び冷却フィン２４を構成する樹脂に含まれる無機充填材は、同じであっても異なっていてもよい。また、流路形成部材１４を構成する樹脂及び冷却フィン２４を構成する樹脂の一方に無機充填材が含まれ、他方に無機充填材が含まれなくてもよい。
流路形成部材１４及び冷却フィン２４を構成する樹脂に含まれる無機充填材は、同じであっても異なっていてもよい。また、流路形成部材１４を構成する樹脂及び冷却フィン２４を構成する樹脂の一方に無機充填材が含まれ、他方に無機充填材が含まれなくてもよい。
熱拡散部３４を構成する金属は、アルミニウム、鉄、銅、金、銀、ステンレス等の金属、合金などが挙げられる。
熱拡散部３４は、流路形成部材１４及び冷却フィン２４を構成する樹脂と熱拡散部３４を構成する金属との熱膨張係数差による冷却構造体１０への負荷を抑制する観点から、メッシュ状、パンチングメタル等であってもよい。
冷却構造体１０では、熱拡散部３４の熱の面方向への拡散性及び冷却フィン２４の放熱性の観点から、熱拡散部３４を構成する金属はアルミニウム、鉄、銅、金、銀及びステンレスからなる群より選択される少なくともいずれか１つであり、冷却フィン２４を構成する樹脂は、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフタルアミド系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、フェノール系樹脂及びエポキシ系樹脂からなる群より選択される少なくともいずれか１つであることが好ましい。好ましいポリアミド系樹脂としては、ナイロン６、ナイロン６６等が挙げられる。
流路を流通する冷媒の種類は、特に限定されるものではない。冷媒としては、水、有機溶媒等の液体、空気等の気体などが挙げられる。冷媒として用いられる水には、不凍液等の成分が含まれていてもよい。
金属層４８を構成する成分は特に限定されるものではなく、亜鉛、アルミニウム、亜鉛・アルミニウム合金、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル合金、スズ、銅、銅合金、銀、銀合金、金、金合金、モリブデン等が挙げられる。これらの中でも、磁界シールド効果を高める観点からは、銀及び銅が好ましい。一方、被冷却体の冷却効率の観点からは、銀及び金が好ましい。
金属層４８を形成する方法は特に限定されるものではなく、電解メッキ、無電解メッキ、蒸着、金属板の張り付け、金属溶射等が挙げられる。金属層４８は、形成性の観点から、金属溶射法により形成された金属溶射層であることが好ましく、加工性の観点から亜鉛が好ましい。
金属層４８を形成する方法は特に限定されるものではなく、電解メッキ、無電解メッキ、蒸着、金属板の張り付け、金属溶射等が挙げられる。金属層４８は、形成性の観点から、金属溶射法により形成された金属溶射層であることが好ましく、加工性の観点から亜鉛が好ましい。
金属層４８の厚みは特に限定されるものではなく、１μｍ〜２ｍｍが好ましい。
被冷却体であるパワー半導体４６と接触する金属層４８の平均厚みは、冷却効率の観点から、２００μｍ〜２ｍｍが好ましく、５００μｍ〜２ｍｍがより好ましい。
流路形成部材１４における被冷却体の配置された側とは反対側の外壁に設けられた金属層４８の平均厚みは、磁界シールドの観点から、１μｍ〜２ｍｍが好ましく、２００μｍ〜２ｍｍが好ましく、５００μｍ〜２ｍｍがより好ましい。
冷却構造体１０は、冷媒の温度を測定する温度センサを備えていてもよく、流路１２内の冷却フィン２４が延設された領域よりも下流に温度センサを備えていてもよい。また、温度センサの温度に応じて冷媒の量を調節してもよく、温度センサの温度に応じて冷媒の量を調節する制御部を備えていてもよい。
本開示の冷却構造体は、ハイブリッド自動車、電気自動車等のモータを搭載する車両における、パワー半導体を複数備えるパワーモジュール、キャパシタ等の電子部品、これら電子部品を電気的に接合するバスバーの冷却に有効である。
以下、実験例に基づいて、金属層の磁界シールド性能及び冷却性能を検証した。
−磁界シールド性能評価−
縦１２０ｍｍ、横１２０ｍｍ、厚み５ｍｍのＰＰＳ樹脂板を準備し、試験片１とした。
試験片１の一方の面に、溶射法により平均厚み２００μｍの亜鉛層を形成した。これを試験片２とした。
また、縦１２０ｍｍ、横１２０ｍｍ、厚み５００μｍのアルミニウム板を試験片３とした。
試験片１、試験片２及び試験片３について、磁界シールド性能を以下に示すＫＥＣ法（５００Ｈｚから１ＧＨｚ）における磁界シールド効果評価用装置で評価した。
得られた結果を図５に示す。図５から明らかなように、試験片２及び試験片３によれば、試験片１に比較して優れた磁界シールド効果の得られることがわかる。
縦１２０ｍｍ、横１２０ｍｍ、厚み５ｍｍのＰＰＳ樹脂板を準備し、試験片１とした。
試験片１の一方の面に、溶射法により平均厚み２００μｍの亜鉛層を形成した。これを試験片２とした。
また、縦１２０ｍｍ、横１２０ｍｍ、厚み５００μｍのアルミニウム板を試験片３とした。
試験片１、試験片２及び試験片３について、磁界シールド性能を以下に示すＫＥＣ法（５００Ｈｚから１ＧＨｚ）における磁界シールド効果評価用装置で評価した。
得られた結果を図５に示す。図５から明らかなように、試験片２及び試験片３によれば、試験片１に比較して優れた磁界シールド効果の得られることがわかる。
−冷却性能評価−
ＰＰＳ樹脂を用いて、外径が横３０ｍｍ×縦１５ｍｍで、内径が横２５ｍｍ×縦１０ｍｍで、長さが１１０ｍｍの断面矩形の水路モデル１を形成した。水路モデル１における１１０ｍｍ×３０ｍｍの外壁の上面に、溶射法により平均厚み２００μｍの亜鉛層４８を形成した。これを水路モデル２とした。
水路モデル１の１１０ｍｍ×３０ｍｍの外壁及び水路モデル２の亜鉛層４８を形成した面上に、各々、１００℃に熱した９５ｍｍ×２５ｍｍ×１５ｍｍの大きさの鉄ブロック５２を図６に示すようにして配置し、各水路モデル内に２０℃の水を８Ｌ／分の流量で流通させた。
鉄ブロック５２の配置直後から、図６に示すＡ〜Ｄの計４箇所の温度変化を、株式会社ＫＥＹＥＮＣＥ製 高機能レコーダ ＧＲ−３５００を用いて測定したところ、鉄ブロック５２の配置から１７分後の各測定箇所の温度は、下記表１に示すとおりであり、亜鉛層４８は被冷却体の冷却に有効であることが明らかとなった。
ＰＰＳ樹脂を用いて、外径が横３０ｍｍ×縦１５ｍｍで、内径が横２５ｍｍ×縦１０ｍｍで、長さが１１０ｍｍの断面矩形の水路モデル１を形成した。水路モデル１における１１０ｍｍ×３０ｍｍの外壁の上面に、溶射法により平均厚み２００μｍの亜鉛層４８を形成した。これを水路モデル２とした。
水路モデル１の１１０ｍｍ×３０ｍｍの外壁及び水路モデル２の亜鉛層４８を形成した面上に、各々、１００℃に熱した９５ｍｍ×２５ｍｍ×１５ｍｍの大きさの鉄ブロック５２を図６に示すようにして配置し、各水路モデル内に２０℃の水を８Ｌ／分の流量で流通させた。
鉄ブロック５２の配置直後から、図６に示すＡ〜Ｄの計４箇所の温度変化を、株式会社ＫＥＹＥＮＣＥ製 高機能レコーダ ＧＲ−３５００を用いて測定したところ、鉄ブロック５２の配置から１７分後の各測定箇所の温度は、下記表１に示すとおりであり、亜鉛層４８は被冷却体の冷却に有効であることが明らかとなった。
２０１９年３月２２日に出願された日本国特許出願２０１９−０５５６９４の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
１０、４４ 冷却構造体
１２ 流路
１４ 流路形成部材
１６ 上部内壁
１８ 下部内壁
２０ 側部内壁
２２ 側部内壁
２４ 冷却フィン
２６ バスバー
２８ ボルト
３０ ナット
３２ ナット本体
３４ 熱拡散部
４６ パワー半導体
４８ 金属層
５０ 領域
５２ 鉄ブロック
１２ 流路
１４ 流路形成部材
１６ 上部内壁
１８ 下部内壁
２０ 側部内壁
２２ 側部内壁
２４ 冷却フィン
２６ バスバー
２８ ボルト
３０ ナット
３２ ナット本体
３４ 熱拡散部
４６ パワー半導体
４８ 金属層
５０ 領域
５２ 鉄ブロック
Claims (10)
- 冷媒を流通させる流路を形成する樹脂製の流路形成部材と、
前記流路形成部材に埋設された、又は、前記流路形成部材に接合された、板状かつ金属製である熱拡散部と、
前記熱拡散部から前記流路内に延設され、少なくとも表面が樹脂製の１つ又は複数の冷却フィンと、を備える冷却構造体。 - 前記冷却フィンは、樹脂製である、又は金属製の芯材の表面が樹脂で被覆されている請求項１に記載の冷却構造体。
- 前記熱拡散部はメッシュ状又はパンチングメタルである請求項１又は請求項２に記載の冷却構造体。
- 前記熱拡散部を構成する金属はアルミニウム、鉄、銅、金、銀及びステンレスからなる群より選択される少なくともいずれか１つであり、
前記冷却フィンを構成する樹脂は、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフタルアミド系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、フェノール系樹脂及びエポキシ系樹脂からなる群より選択される少なくともいずれか１つである請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の冷却構造体。 - 前記熱拡散部は、主面が前記流路と対向する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の冷却構造体。
- 前記熱拡散部の前記主面の面積に対する、前記主面と平行な方向における、前記熱拡散部から前記流路内に延設された前記冷却フィンの断面積の合計の比率は、３０％以上である請求項５に記載の冷却構造体。
- 前記熱拡散部の前記流路側の面から前記流路形成部材の内壁までの最小距離ｈは、０．３ｍｍ〜２．５ｍｍである請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の冷却構造体。
- 前記熱拡散部に伝熱することで冷却される被冷却体が配置された請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の冷却構造体。
- 前記流路形成部材の外壁の少なくとも一部に、金属層が設けられた請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の冷却構造体。
- 前記金属層が、金属溶射層である請求項９に記載の冷却構造体。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019055694 | 2019-03-22 | ||
| JP2019055694 | 2019-03-22 | ||
| PCT/JP2020/012485 WO2020196333A1 (ja) | 2019-03-22 | 2020-03-19 | 冷却構造体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2020196333A1 true JPWO2020196333A1 (ja) | 2021-10-21 |
| JP7164021B2 JP7164021B2 (ja) | 2022-11-01 |
Family
ID=72609398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021509345A Active JP7164021B2 (ja) | 2019-03-22 | 2020-03-19 | 冷却構造体 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11778776B2 (ja) |
| EP (1) | EP3929975A4 (ja) |
| JP (1) | JP7164021B2 (ja) |
| WO (1) | WO2020196333A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102019101973A1 (de) * | 2019-01-28 | 2020-07-30 | Eugen Forschner Gmbh | Verbindungsanordnung zum Verbinden einer Stromschiene mit einem Gehäuse |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003003248A (ja) * | 2001-06-25 | 2003-01-08 | Sawaki Kogyo:Kk | 金属溶射層被覆シート |
| US7215545B1 (en) * | 2003-05-01 | 2007-05-08 | Saeed Moghaddam | Liquid cooled diamond bearing heat sink |
| JP2012015240A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Denso Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2013016615A (ja) * | 2011-07-04 | 2013-01-24 | Toyota Motor Corp | 半導体モジュール |
| WO2016080333A1 (ja) * | 2014-11-21 | 2016-05-26 | 株式会社村田製作所 | モジュール |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08204068A (ja) * | 1995-01-20 | 1996-08-09 | Fuji Electric Co Ltd | モジュール構造の半導体装置 |
| US6019165A (en) * | 1998-05-18 | 2000-02-01 | Batchelder; John Samuel | Heat exchange apparatus |
| US6483705B2 (en) * | 2001-03-19 | 2002-11-19 | Harris Corporation | Electronic module including a cooling substrate and related methods |
| US7078803B2 (en) * | 2002-09-27 | 2006-07-18 | Isothermal Systems Research, Inc. | Integrated circuit heat dissipation system |
| WO2006029527A1 (en) * | 2004-09-13 | 2006-03-23 | Lighthaus Logic Inc. | Structures for holding cards incorporating electronic and/or micromachined components |
| DE102006058327B3 (de) * | 2006-12-11 | 2008-05-15 | Siemens Ag | Stromschienenpaket |
| US7477517B2 (en) * | 2007-01-29 | 2009-01-13 | International Business Machines Corporation | Integrated heat spreader and exchanger |
| JP5120284B2 (ja) | 2009-02-04 | 2013-01-16 | 株式会社豊田自動織機 | 半導体装置 |
| JP2012009498A (ja) * | 2010-06-22 | 2012-01-12 | Fujitsu Ten Ltd | 発熱体の放熱構造と放熱構造を備えたオーディオアンプ |
| JP5447433B2 (ja) * | 2011-05-13 | 2014-03-19 | 株式会社安川電機 | 電子機器および電子機器が設けられた電力変換装置 |
| JP6124742B2 (ja) * | 2013-09-05 | 2017-05-10 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| US9357675B2 (en) * | 2013-10-21 | 2016-05-31 | International Business Machines Corporation | Pump-enhanced, immersion-cooling of electronic component(s) |
| JP2017161204A (ja) * | 2016-03-11 | 2017-09-14 | 富士通株式会社 | 冷却装置、冷却装置の製造方法、及び電子機器 |
| JP6923404B2 (ja) | 2017-09-21 | 2021-08-18 | 本田技研工業株式会社 | 鞍乗り型車両 |
| JP7004749B2 (ja) * | 2018-01-25 | 2022-01-21 | 三菱電機株式会社 | 回路装置および電力変換装置 |
| US10743442B2 (en) * | 2018-12-11 | 2020-08-11 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Cooling devices including jet cooling with an intermediate mesh and methods for using the same |
-
2020
- 2020-03-19 EP EP20779047.8A patent/EP3929975A4/en active Pending
- 2020-03-19 JP JP2021509345A patent/JP7164021B2/ja active Active
- 2020-03-19 US US17/440,058 patent/US11778776B2/en active Active
- 2020-03-19 WO PCT/JP2020/012485 patent/WO2020196333A1/ja unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003003248A (ja) * | 2001-06-25 | 2003-01-08 | Sawaki Kogyo:Kk | 金属溶射層被覆シート |
| US7215545B1 (en) * | 2003-05-01 | 2007-05-08 | Saeed Moghaddam | Liquid cooled diamond bearing heat sink |
| JP2012015240A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Denso Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2013016615A (ja) * | 2011-07-04 | 2013-01-24 | Toyota Motor Corp | 半導体モジュール |
| WO2016080333A1 (ja) * | 2014-11-21 | 2016-05-26 | 株式会社村田製作所 | モジュール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020196333A1 (ja) | 2020-10-01 |
| EP3929975A1 (en) | 2021-12-29 |
| US11778776B2 (en) | 2023-10-03 |
| JP7164021B2 (ja) | 2022-11-01 |
| US20220192053A1 (en) | 2022-06-16 |
| EP3929975A4 (en) | 2022-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101312183B (zh) | 半导体装置 | |
| US20110299244A1 (en) | Cooling member for heat containing device | |
| US20160190032A1 (en) | Wiring board and semiconductor package including wiring board | |
| JP6775374B2 (ja) | 放熱ユニットの製造方法 | |
| JP2013123014A (ja) | 半導体装置 | |
| WO2020196333A1 (ja) | 冷却構造体 | |
| WO2020196331A1 (ja) | 冷却構造体 | |
| CN106415827B (zh) | 冷却器一体型半导体模块 | |
| US20220293490A1 (en) | Cooling system | |
| WO2020196330A1 (ja) | 冷却構造体 | |
| WO2020196335A1 (ja) | 冷却構造体 | |
| JP2017098418A (ja) | 回路構成体、電気接続箱及び回路構成体の製造方法 | |
| WO2020196332A1 (ja) | 冷却構造体 | |
| US10748835B2 (en) | Aluminum heat sink having a plurality of aluminum sheets and power device equipped with the heat sink | |
| WO2020196334A1 (ja) | 冷却構造体 | |
| WO2022163418A1 (ja) | 冷却構造体 | |
| KR102722850B1 (ko) | 전력 모듈 | |
| JP7208105B2 (ja) | 樹脂成形品 | |
| JP2022178698A (ja) | 冷却構造体 | |
| JP2002043479A (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210608 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220802 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220829 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220920 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221003 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7164021 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |